DE102022106791A1 - MIMO RADAR DEVICE AND MIMO RADAR METHOD - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine MIMO-Radarvorrichtung, die eine Senderschaltung mit einer Mehrzahl von Sendekanälen umfasst. Die Senderschaltung ist ausgebildet, über einen ersten Sendekanal eine erste Sequenz von FMCW-Radar-Chirps derart zu senden, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz voneinander verschieden sind. Die Senderschaltung ist ausgebildet, über einen zweiten Sendekanal eine zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps zu senden, wobei die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz voneinander verschieden sind. Die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps werden gleichzeitig gesendet. Die Steuerschaltung ist ausgebildet, den ersten und den zweiten Sendekanal zu steuern, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-, DDM-, Schema einzustellen.The present disclosure relates to a MIMO radar device that includes a transmitter circuit with a plurality of transmission channels. The transmitter circuit is designed to transmit a first sequence of FMCW radar chirps via a first transmission channel such that the start and/or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the first sequence are different from one another. The transmitter circuit is designed to transmit a second sequence of FMCW radar chirps via a second transmission channel, the start and/or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the second sequence being different from one another. The first and second sequences of FMCW radar chirps are transmitted simultaneously. The control circuit is configured to control the first and second transmit channels to adjust phases of the FMCW radar chirps of the first sequence and the second sequence according to a predefined Doppler Division Multiplex, DDM, scheme.

Description

GebietArea

Die vorliegende Offenbarung betrifft Radarsysteme und insbesondere MIMO- (Multi Input Multi Output-) Radarkonzepte, die mehrere Sendekanäle, einen oder mehrere Empfangskanäle und mehrere Wellenformen einsetzen.The present disclosure relates to radar systems and in particular to MIMO (Multi Input Multi Output) radar concepts that employ multiple transmit channels, one or more receive channels and multiple waveforms.

Hintergrundbackground

Automobil-Radare sind zusammen mit anderen Umgebungssensoren, wie beispielsweise Lidar, Ultraschall und Kameras, eines der Rückgrate von selbstfahrenden Autos und fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADASs; advanced driver assistant systems). Diese technologischen Fortschritte werden durch komplexe Systeme mit Signalverarbeitungspfaden von Radaren/Sensoren an eine oder mehrere Steuerungen ermöglicht. Automobil-Radarsysteme ermöglichen die Detektion von Objekten und Hindernissen, deren Position und Geschwindigkeit relativ zu einem Fahrzeug. Die Entwicklung von Signalverarbeitungstechniken zusammen mit dem Fortschritt in der Millimeterwellen- (mm-wave; mm-Welle) Halbleitertechnologie spielt eine entscheidende Rolle bei Automobil-Radarsystemen. Verschiedene Signalverarbeitungstechniken wurden entwickelt, um eine bessere Auflösungs- und Schätzungsperformance bei allen Messdimensionen bereitzustellen: Entfernung, Azimut-/Elevations-Winkel und Geschwindigkeit der Ziele, die die Fahrzeuge umgeben.Automotive radars, along with other environmental sensors such as lidar, ultrasound, and cameras, are one of the backbones of self-driving cars and advanced driver assistance systems (ADASs). These technological advances are made possible by complex systems with signal processing paths from radars/sensors to one or more controllers. Automotive radar systems enable the detection of objects and obstacles, their position and speed relative to a vehicle. The development of signal processing techniques along with advances in millimeter wave (mm-wave) semiconductor technology plays a critical role in automotive radar systems. Various signal processing techniques have been developed to provide better resolution and estimation performance in all measurement dimensions: range, azimuth/elevation angle and speed of the targets surrounding the vehicles.

Bei frequenzmodulierten Dauerstrich- (FMCW-; frequency-modulated continuous-wave) Radarsystemen ist beispielsweise bekannt, dass sie Information zu Entfernung, Geschwindigkeit und Winkeln durch Ausführen von mehreren Fast-Fourier-Transformationen (FFTs; Fast Fourier Transformations) auf Abtastwerten von Radarmischerausgaben erhalten. Eine erste FFT, auch allgemein als Entfernungs-FFT bezeichnet, ergibt Entfernungsinformation. Eine zweite FFT über die entfernungstransformierten Abtastwerte, auch allgemein als Doppler-FFT bezeichnet, ergibt Geschwindigkeitsinformation. Die ersten und zweiten FFTs ergeben eine sogenannte 2D-Entfernungs-/Doppler-Karte, umfassend Entfernungs- und Geschwindigkeits- (FFT-) Bins. Eine dritte FFT, die Phaseninformation von Signalen von unterschiedlichen Antennenelementen eines (virtuellen) Antennen-Arrays umfasst, kann zusätzliche Raum- oder Winkelinformation - sogenannte Ankunftsrichtungs- (DoA; Direction-of-Arrival-) Information - ergeben.For example, frequency-modulated continuous-wave (FMCW) radar systems are known to obtain range, speed, and angle information by performing multiple Fast Fourier Transforms (FFTs) on samples of radar mixer outputs . A first FFT, also commonly referred to as a range FFT, provides range information. A second FFT over the distance-transformed samples, also commonly referred to as a Doppler FFT, provides velocity information. The first and second FFTs result in a so-called 2D range/Doppler map including range and velocity (FFT) bins. A third FFT, which includes phase information of signals from different antenna elements of a (virtual) antenna array, can yield additional spatial or angular information - so-called direction-of-arrival (DoA) information.

MIMO (Multiple Input Multiple Output; Mehrere-Eingänge-Mehrere-Ausgänge) findet breite Anwendung, um die effektive Radaraperturgröße zu vergrößern, indem ein virtuelles Empfängerarray durch eine Kombination von physisch implementierten mehreren Senderkanälen und/oder mehreren Empfängerkanälen synthetisiert wird. Um Virtuelles-Array-Information von beschränkten physischen Arrays zu synthetisieren, ist eine Trennung von reflektierten Signalen, die an jedem Empfängerkanal von unterschiedlichen Sendern empfangen werden, eine wichtige Prozedur bei der MIMO-Technologie. Ebenso wichtig ist die Identifizierung der entsprechenden Sender jedes reflektierten Signals in jedem Empfängerkanal.MIMO (Multiple Input Multiple Output) is widely used to increase the effective radar aperture size by synthesizing a virtual receiver array through a combination of physically implemented multiple transmitter channels and/or multiple receiver channels. To synthesize virtual array information from limited physical arrays, separation of reflected signals received at each receiver channel from different transmitters is an important procedure in MIMO technology. Equally important is the identification of the corresponding transmitters of each reflected signal in each receiver channel.

Somit besteht ein Bedarf an einer möglichst großen virtuellen Array-Synthese mit hoher Auflösung und guter Identifizierung entsprechender Sender.There is therefore a need for the largest possible virtual array synthesis with high resolution and good identification of corresponding transmitters.

ZusammenfassungSummary

Dieser Bedarf wird durch MIMO-Radarvorrichtungen und -verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen erfüllt. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden durch die abhängigen Ansprüche angesprochen.This need is met by MIMO radar devices and methods according to the independent claims. Further advantageous embodiments are addressed by the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt schlägt die vorliegende Offenbarung eine MIMO-Radarvorrichtung vor. Die MIMO-Radarvorrichtung umfasst eine Senderschaltung, die eine Mehrzahl von Sendekanälen umfasst. Die Senderschaltung ist ausgebildet, über einen ersten Sendekanal eine erste Sequenz (oder einen Rahmen) von FMCW-Radar-Chirps (oder Rampen) zu senden. Die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz sind voneinander verschieden. Ferner ist die Senderschaltung ausgebildet, über einen zweiten Sendekanal eine zweite Sequenz (oder einen zweiten Rahmen) von FMCW-Radar-Chirps zu senden. Die Start- und/oder Stoppfrequenzen von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz sind voneinander verschieden. Die Senderschaltung ist ausgebildet, die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig (simultan) zu senden. Die MIMO-Radarvorrichtung umfasst ferner eine Steuerschaltung, die ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal zu steuern, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-, DDM-, Schema einzustellen.According to a first aspect, the present disclosure proposes a MIMO radar device. The MIMO radar device includes a transmitter circuit that includes a plurality of transmission channels. The transmitter circuit is designed to transmit a first sequence (or a frame) of FMCW radar chirps (or ramps) via a first transmission channel. The start and/or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the first sequence are different from each other. Furthermore, the transmitter circuit is designed to transmit a second sequence (or a second frame) of FMCW radar chirps via a second transmission channel. The start and/or stop frequencies of at least a portion of the FMCW radar chirps of the second sequence are different from each other. The transmitter circuit is designed to transmit the first and second sequences of FMCW radar chirps simultaneously (simultaneously). The MIMO radar device further includes a control circuit configured as the first and control the second transmit channel to adjust phases of the FMCW radar chirps of the first sequence and the second sequence according to a predefined Doppler Division Multiplex, DDM, scheme.

Üblicherweise sind die Start- und Stoppfrequenzen jedes FMCW-Radar-Chirps innerhalb einer Chirp-Sequenz identisch. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung schlagen jedoch variierende Start- und/oder Stoppfrequenzen innerhalb einer Chirp-Sequenz vor. Dadurch kann die effektive Modulationsbandbreite erhöht werden, um eine höhere Entfernungsauflösung bei längerer Entfernung zu erreichen.Typically, the start and stop frequencies of each FMCW radar chirp within a chirp sequence are identical. However, embodiments of the present disclosure suggest varying start and/or stop frequencies within a chirp sequence. This allows the effective modulation bandwidth to be increased to achieve higher range resolution at longer distances.

Bei DDM werden die von verschiedenen Sendekanälen gleichzeitig gesendeten FMCW-Radar-Chirps durch unterschiedliche Phasenfolgen moduliert, sodass die jeweiligen Empfangssignale in einem Empfänger basierend auf den jeweiligen Phasenfolgen getrennt/decodiert werden können. Bei Ausführungsbeispielen können die jeweiligen Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz, die gemäß dem DDM-Schema eingestellt wurden, für eine vollständige FMCW-Chirp-Periode (Intervall) unverändert beibehalten werden, während für die folgende FMCW-Chirp-Periode eine jeweilige neue Phase gemäß dem DDM-Schema eingestellt und für die vollständige FMCW-Chirp-Periode unverändert beibehalten werden kann usw. Somit kann das DDM-Schema ein chirp-weises DDM-Schema sein, bei dem eine sendekanalspezifische Phaseneinstellung über die gesamte Periode des FMCW-Chirps beibehalten wird und dann für den nächsten Chirp sendekanalspezifisch geändert werden kann. DDM wird manchmal auch als Code-Division-Multiplexing (CDM) bezeichnet. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, wird jedoch erkennen, dass Ausführungsbeispiele nicht auf erste und zweite Sendekanäle beschränkt sind. Es ist eine beliebige Anzahl von Sendekanälen möglich. Insbesondere werden bei einigen Ausführungsbeispielen drei Sendekanäle vorgeschlagen.In DDM, the FMCW radar chirps transmitted simultaneously from different transmission channels are modulated by different phase sequences, so that the respective received signals can be separated/decoded in a receiver based on the respective phase sequences. In embodiments, the respective phases of the FMCW radar chirps of the first sequence and the second sequence adjusted according to the DDM scheme may be maintained unchanged for a complete FMCW chirp period (interval), while for the following FMCW Chirp period, a respective new phase can be set according to the DDM scheme and maintained unchanged for the complete FMCW chirp period, etc. Thus, the DDM scheme can be a chirp-wise DDM scheme in which a transmit channel-specific phase adjustment can be made via the The entire period of the FMCW chirp is retained and can then be changed for the next chirp on a transmission channel-specific basis. DDM is sometimes referred to as code division multiplexing (CDM). However, those skilled in the art who take advantage of the present disclosure will recognize that embodiments are not limited to first and second broadcast channels. Any number of broadcast channels is possible. In particular, three transmission channels are suggested in some exemplary embodiments.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung der MIMO-Radarvorrichtung ausgebildet, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass die jeweiligen FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz eine gleiche jeweilige Dauer und/oder eine gleiche jeweilige Frequenzbandbreite zwischen der jeweiligen Start- und Stoppfrequenz aufweisen. Somit können ein FMCW-Radar-Chirp der ersten Sequenz und ein gleichzeitig gesendeter FMCW-Radar-Chirp der zweiten Sequenz die gleiche Dauer und/oder die gleiche Bandbreite aufweisen. Insbesondere können ein FMCW-Radar-Chirp der ersten Sequenz und ein gleichzeitig gesendeter FMCW-Radar-Chirp der zweiten Sequenz gleiche jeweilige Start- und Stoppfrequenzen aufweisen. Anders ausgedrückt, die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, den ersten und den zweiten Sendekanal zu steuern, um zu veranlassen, dass jeweilige gleichzeitige FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz die gleiche Start- und Stoppfrequenz aufweisen. Die jeweiligen Start- und Stoppfrequenzen können sich jedoch innerhalb oder während einer Sequenz von FMCW-Radar-Chirps ändern.In some embodiments, the control circuit of the MIMO radar device is configured to control the first and second transmission channels such that the respective FMCW radar chirps of the first and second sequences have a same respective duration and/or a same respective frequency bandwidth between the respective ones Have start and stop frequency. Thus, an FMCW radar chirp of the first sequence and a simultaneously transmitted FMCW radar chirp of the second sequence can have the same duration and/or the same bandwidth. In particular, an FMCW radar chirp of the first sequence and a simultaneously transmitted FMCW radar chirp of the second sequence can have the same respective start and stop frequencies. In other words, the control circuit may be configured to control the first and second transmission channels to cause respective simultaneous FMCW radar chirps of the first and second sequences to have the same start and stop frequencies. However, the respective start and stop frequencies may change within or during a sequence of FMCW radar chirps.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz um einen vordefinierten Frequenzversatz unterscheiden und sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz um den gleichen vordefinierten Frequenzversatz unterscheiden. Somit kann die Startfrequenz eines nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps in jeder der Sequenzen um den vordefinierten Frequenzversatz in Bezug auf einen vorhergehenden FMCW-Radar-Chirp ansteigen oder abfallen. Anders ausgedrückt, die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz um den vordefinierten Frequenzversatz ansteigen oder abfallen. Dies kann eine effektive Frequenzmodulationsbandbreite und damit die erreichbare Entfernungsauflösung erhöhen.In some embodiments, the control circuit is configured to control the first and second transmission channels such that the start frequencies of each subsequent pair of subsequent FMCW radar chirps of the first sequence differ by a predefined frequency offset and the start frequencies of each subsequent pair of subsequent FMCW -Radar chirps of the second sequence differ by the same predefined frequency offset. Thus, the starting frequency of a subsequent FMCW radar chirp in each of the sequences may increase or decrease by the predefined frequency offset with respect to a previous FMCW radar chirp. In other words, the control circuit may be configured to control the first and second transmission channels such that the starting frequencies of each subsequent pair of subsequent FMCW radar chirps of the first and second sequences increase or decrease by the predefined frequency offset. This can increase an effective frequency modulation bandwidth and thus the achievable distance resolution.

Gemäß dem vordefinierten DDM-Schema kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, jedem Sendekanal eine einmalige Sequenz von Phasen zuzuweisen, die auf die jeweilige Sequenz von FMCW-Chirps des jeweiligen Sendekanals angewendet wird. Somit weist jeder Sendekanal seine einmalige dedizierte Sequenz von Phasen auf. Auf einer Empfängerseite können dann verschiedene Sendekanäle basierend auf den jeweiligen sendekanalspezifischen Sequenzen von Phasen identifiziert werden. Wie bereits erläutert, kann eine Phase, die auf einen FMCW-Chirp angewendet wird, als anfänglicher Phasenversatz verstanden werden, der während der Dauer des FMCW-Chirps konstant bleibt. Die Phasen (oder Phasenversätze) der verschiedenen FMCW-Chirps innerhalb einer Sequenz von FMCW-Chirps können jedoch variieren.According to the predefined DDM scheme, the control circuit can be designed to assign each transmission channel a unique sequence of phases, which is applied to the respective sequence of FMCW chirps of the respective transmission channel. Thus, each transmit channel has its unique dedicated sequence of phases. On a receiver side, different transmission channels can then be identified based on the respective transmission channel-specific sequences of phases. As previously explained, a phase applied to an FMCW chirp can be understood as an initial phase offset that remains constant throughout the duration of the FMCW chirp. However, the phases (or phase offsets) of the different FMCW chirps within a sequence of FMCW chirps may vary.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die Phasen für das vordefinierte DDM-Schema aus einem M-ären Phasenmodulationsalphabet auszuwählen, wobei M ≥ 2 eine Ganzzahl ist. Dies bedeutet, dass die verschiedenen Phasen für die FMCW-Chirps aus einer endlichen Anzahl von M alternativen Phasen ausgewählt werden können. Beispiele für Modulationsalphabete wären BPSK (Binary Phase Shift Keying; binäre Phasenumtastung), QPSK (Quaternary Phase Shift Keying; quaternäre Phasenumtastung), 8-PSK und Ähnliche. Insbesondere BPSK kann nützlich sein. Dies kann Mehrdeutigkeiten auf der Empfängerseite reduzieren.In some embodiments, the control circuit is configured to select the phases for the predefined DDM scheme from an M-ary phase modulation alphabet, where M ≥ 2 is an integer. This means that the different phases for the FMCW chirps consist of a finite number of M alternative phases can be selected. Examples of modulation alphabets would be BPSK (Binary Phase Shift Keying), QPSK (Quaternary Phase Shift Keying), 8-PSK and the like. BPSK in particular can be useful. This can reduce ambiguity on the receiving end.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, den FMCW-Chirps der ersten Sequenz eine erste vordefinierte Phase zuzuweisen. Die erste vordefinierte Phase kann beispielsweise eine konstante Phase von z. B. 0° oder 180° sein und kann auf jeden FMCW-Chirp der ersten Sequenz angewendet werden (z. B. keine Phasenmodulation der ersten Sequenz von FMCW-Chirps). Ferner kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, den FMCW-Chirps der zweiten Sequenz die erste Phase und eine andere zweite Phase zuzuweisen. Wenn die erste Phase 0° ist, kann die zweite Phase z. B. 180° sein. Wenn die erste Phase 180° ist, kann die zweite Phase z. B. 0° sein. Eine Phasendifferenz von 180° zwischen der ersten und der zweiten Phase kann nützlich sein. Beispielsweise können die erste Phase und die zweite Phase abwechselnd nachfolgenden FMCW-Chirps der zweiten Sequenz zugewiesen werden (z. B. 0° | 180° | 0° | 180°| ...). Es sind aber auch andere Phasenmuster denkbar (z. B. 0° | 0° | 180° | 180°| 0° | 0° | 180° | 180°| ...). Gleichzeitig (simultan) gesendete FMCW-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz weisen vorbestimmte Phasendifferenzen auf. Die vorbestimmten Phasendifferenzen können eine erste und eine zweite vorbestimmte Phasendifferenz umfassen. Beispielsweise kann die erste vorbestimmte Phasendifferenz 0° sein, wenn gleichzeitig gesendete FMCW-Chirps der ersten und zweiten Sequenz beide die erste Phase verwenden. Andererseits kann die zweite vorbestimmte Phasendifferenz 180° sein, wenn gleichzeitig gesendete FMCW-Chirps der ersten und zweiten Sequenz Verschiedene der ersten und der zweiten Phase verwenden.In some embodiments, the control circuit is designed to assign a first predefined phase to the FMCW chirps of the first sequence. The first predefined phase can, for example, be a constant phase of z. B. 0° or 180° and can be applied to any FMCW chirp of the first sequence (e.g. no phase modulation of the first sequence of FMCW chirps). Furthermore, the control circuit can be designed to assign the first phase and another second phase to the FMCW chirps of the second sequence. If the first phase is 0°, the second phase can e.g. B. be 180°. If the first phase is 180°, the second phase can e.g. B. be 0°. A phase difference of 180° between the first and second phases can be useful. For example, the first phase and the second phase can be alternately assigned to subsequent FMCW chirps of the second sequence (e.g. 0° | 180° | 0° | 180° | ...). However, other phase patterns are also conceivable (e.g. 0° | 0° | 180° | 180°| 0° | 0° | 180° | 180°| ...). Simultaneously transmitted FMCW chirps of the first and second sequences have predetermined phase differences. The predetermined phase differences may include first and second predetermined phase differences. For example, the first predetermined phase difference may be 0° if simultaneously transmitted FMCW chirps of the first and second sequences both use the first phase. On the other hand, when simultaneously transmitted FMCW chirps of the first and second sequences use different ones of the first and second phases, the second predetermined phase difference may be 180°.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die erste Phase einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz (z. B. 0° | 180° | ...) zuzuordnen, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase (z. B. 0° | 0° | ...) gesendet werden. Dies entspricht einer durchgehenden Verwendung der ersten Phase für FMCW-Chirps der ersten Sequenz und einer abwechselnden Verwendung der ersten und der zweiten Phase für FMCW-Chirps der zweiten Sequenz. Auf diese Weise können der erste und der zweite Sendekanal identifiziert und auf einer Empfängerseite getrennt werden.In some embodiments, the control circuit is designed to assign the first phase to a first FMCW chirp of the second sequence and the second phase to a subsequent second FMCW chirp of the second sequence (e.g. 0° | 180° | ...), while two consecutive FMCW chirps of the first sequence with the first phase (e.g. 0° | 0° | ...) are sent. This corresponds to a continuous use of the first phase for FMCW chirps of the first sequence and an alternating use of the first and second phases for FMCW chirps of the second sequence. In this way, the first and second transmission channels can be identified and separated on a receiver side.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, der ersten Sequenz von FMCW-Chirps eine Sequenz von ersten Phasen zuzuweisen. Die ersten Phasen umfassen entweder einen ersten Phasenwert (z. B. 0°) oder einen zweiten Phasenwert (z. B. 180°, wobei sich der erste Phasenwert und der zweite Phasenwert um 180° unterscheiden. Auf die erste Sequenz von FMCW-Chirps kann also nur eine der der ersten und der zweiten Phase angewendet werden. Ferner kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, der zweiten Sequenz von FMCW-Chirps eine Sequenz von zweiten Phasen zuzuweisen. Die zweiten Phasen umfassen einen dritten Phasenwert (z. B. 0° oder 45°) und einen vierten Phasenwert (z. B. 180° oder 225°), wobei der dritte Phasenwert und der vierte Phasenwert sich um 180° unterscheiden. So kann nur einer des ersten und des zweiten Phasenwertes auf die erste Sequenz von FMCW-Chirps angewendet werden, und sowohl der dritte als auch der vierte Phasenwert können auf die zweite Sequenz von FMCW-Chirps angewendet werden. Zumindest einer von dem ersten Phasenwert und dem zweiten Phasenwerte kann sich von jedem von dem dritten und vierten Phasenwert unterscheiden. Alternativ kann zumindest einer von dem ersten oder dem zweiten Phasenwert mit dem dritten Phasenwert identisch sein. So können die verschiedenen Sendekanäle bei einigen Ausführungsbeispielen unterschiedliche binäre Phasenmodulationsalphabete einsetzen.In some embodiments, the control circuit is configured to assign a sequence of first phases to the first sequence of FMCW chirps. The first phases include either a first phase value (e.g. 0°) or a second phase value (e.g. 180°, where the first phase value and the second phase value differ by 180°. On the first sequence of FMCW chirps So only one of the first and second phases can be used. Furthermore, the control circuit can be designed to assign a sequence of second phases to the second sequence of FMCW chirps. The second phases include a third phase value (e.g. 0 ° or 45°) and a fourth phase value (e.g. 180° or 225°), whereby the third phase value and the fourth phase value differ by 180°. So only one of the first and second phase values can be related to the first sequence of FMCW Chirps may be applied, and both the third and fourth phase values may be applied to the second sequence of FMCW chirps. At least one of the first phase value and the second phase values may be different from each of the third and fourth phase values. Alternatively, at least one of the first or second phase values may be identical to the third phase value. Thus, in some embodiments, the different transmission channels may use different binary phase modulation alphabets.

Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Senderschaltung der MIMO-Radarvorrichtung zusätzlich einen dritten Sendekanal und ist ausgebildet, über den dritten Sendekanal eine dritte Sequenz von FMCW-Radar-Chirps derart zu senden, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen von jedem von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz voneinander verschieden sind. So können Start- und/oder Stoppfrequenzen der FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz in ähnlicher oder identischer Weise wie die Start- und/oder Stoppfrequenzen der FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz geändert werden. Die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, jedem FMCW-Radar-Chirp der ersten Sequenz eine erste Phase (z. B. 0°) zuzuweisen. Die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, eine Sequenz von zweiten Phasen, die auf die FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz angewendet wird, zuzuweisen, wobei die Sequenz von zweiten Phasen die erste Phase (z. B. 0°) und eine andere zweite Phase (z. B. 180°) in einer für den zweiten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge umfasst. Erste und zweite Phase können sich um 180° unterscheiden. Ferner kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, eine Sequenz dritter Phasen, die auf die FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz angewendet wird, zuzuweisen, wobei die Sequenz dritter Phasen die erste Phase (z. B. 0°) und die zweite Phase (z. B. 180°) in einer für den dritten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge umfasst. Die für den dritten Sendekanal spezifische zeitliche Reihenfolge kann sich von der für den zweiten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge unterscheiden. Daher kann für die drei Sendekanäle ein binäres DDM-Schema verwendet werden. Dies kann zu einer guten Performance bei der Identifizierung von Zielen führen.In some embodiments, the transmitter circuit of the MIMO radar device additionally includes a third transmission channel and is configured to transmit a third sequence of FMCW radar chirps via the third transmission channel such that the start and/or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the third sequence are different from each other. Thus, start and/or stop frequencies of the FMCW radar chirps of the third sequence can be changed in a similar or identical manner to the start and/or stop frequencies of the FMCW radar chirps of the first and second sequences. The control circuit can be designed to assign a first phase (e.g. 0°) to each FMCW radar chirp of the first sequence. The control circuit may be configured to assign a sequence of second phases to be applied to the FMCW radar chirps of the second sequence, the sequence of second phases comprising the first phase (e.g. 0°) and another second phase (e.g. 180°) in a time order specific to the second transmission channel. The first and second phases can differ by 180°. Further, the control circuit may be configured to assign a third phase sequence to be applied to the FMCW radar chirps of the third sequence, the third phase sequence comprising the first phase (e.g. 0°) and the second phase (e.g . B. 180°) in a time sequence specific to the third transmission channel. The time order specific to the third transmission channel may differ from the time order specific to the second transmission channel. Therefore, a binary DDM scheme can be used for the three transmission channels. This can lead to good performance in identifying targets.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase (z. B. 0° | 0°) gesendet werden, die erste Phase einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz (z. B. 0° | 180°) zuzuweisen. Ferner kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, während vier aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase (z. B. 0° 0° | 0° | 0°) gesendet werden, die erste Phase zwei aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zuzuweisen, gefolgt von der zweiten Phase, die zwei weiteren aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz (z. B. 0° | 0° | 180° | 180°) zugewiesen wird.In some embodiments, the control circuit is configured while transmitting two consecutive FMCW chirps of the first sequence with the first phase (e.g. 0° | 0°), the first phase to a first FMCW chirp of the second sequence and the second phase to assign a subsequent second FMCW chirp of the second sequence (e.g. 0° | 180°). Furthermore, the control circuit can be designed to transmit four consecutive FMCW chirps of the first sequence with the first phase (e.g. 0° 0° | 0° | 0°), the first phase of two consecutive FMCW radar chirps third sequence, followed by the second phase being assigned to two more consecutive FMCW radar chirps of the third sequence (e.g. 0° | 0° | 180° | 180°).

Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die MIMO-Radarvorrichtung außerdem eine Empfängerschaltung mit zumindest einem Empfängerkanal umfassen. Der zumindest eine Empfängerkanal ist ausgebildet, ein Empfangssignal zu empfangen, das Reflexionen der ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps und der zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps (und optional der dritten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps) entspricht. So können sich Reflexionen aller gleichzeitig gesendeten Sequenzen von FMCW-Radar-Chirps an einer Empfängerantenne überlagern. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann an der Empfängerseite mehr als eine Empfängerantenne (Empfängerkanal) eingesetzt werden.In some embodiments, the MIMO radar device may further include a receiver circuit with at least one receiver channel. The at least one receiver channel is designed to receive a received signal that corresponds to reflections of the first sequence of FMCW radar chirps and the second sequence of FMCW radar chirps (and optionally the third sequence of FMCW radar chirps). This means that reflections from all simultaneously transmitted sequences of FMCW radar chirps can be superimposed on a receiver antenna. In some embodiments, more than one receiver antenna (receiver channel) can be used on the receiver side.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Empfängerschaltung ausgebildet, eine erste FFT (Entfernungs-FFT) des Empfangssignals (Empfängerkanal) durchzuführen, um eine Mehrzahl von ersten FFT-Bins (Entfernungs-Bins) zu erzeugen. Die Empfängerschaltung kann ferner ausgebildet sein, eine zweite FFT (Doppler-FFT) unter Verwendung der ersten Bins (Entfernungs-Bins) durchzuführen, um eine Mehrzahl von zweiten FFT-Bins (Doppler-Bins) zu erzeugen. Die Empfängerschaltung kann ferner ausgebildet sein, die ersten und die zweiten Bins zu kombinieren, um (pro Empfangskanal) eine kombinierte Entfernungs-/Doppler-Karte für die Mehrzahl von Sendekanälen zu erhalten. Die kombinierte Entfernungs-/Doppler-Karte umfasst kombinierte Entfernungs-/Doppler-Information, die sich auf alle Sequenzen von FMCW-Radar-Chirps der verschiedenen Sendekanäle bezieht. Diese kombinierte Entfernungs-/Doppler-Information kann unter Berücksichtigung des vordefinierten DDM-Schemas getrennt und jedem der Sendekanäle zugeordnet werden.In some embodiments, the receiver circuit is configured to perform a first FFT (range FFT) of the received signal (receiver channel) to generate a plurality of first FFT bins (range bins). The receiver circuit may further be configured to perform a second FFT (Doppler FFT) using the first bins (range bins) to generate a plurality of second FFT bins (Doppler bins). The receiver circuit may further be configured to combine the first and second bins to obtain (per receive channel) a combined range/Doppler map for the plurality of transmit channels. The combined range/Doppler map includes combined range/Doppler information relating to all sequences of FMCW radar chirps from the various broadcast channels. This combined range/Doppler information can be separated and assigned to each of the transmission channels taking into account the predefined DDM scheme.

Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Empfängerschaltung ausgebildet, jeden der Sendekanäle basierend auf der Auswertung von Amplituden und/oder gegenseitigen Distanzen einer Mehrzahl von zweiten Bins (Doppler-Bins) zu identifizieren, die demselben ersten Bin (Entfernungs-Bin) der kombinierten Entfernungs-/Doppler-Karte zugeordnet sind. So können die verschiedenen Sendekanäle basierend auf Distanzen zwischen zweiten FFT-Bins, in denen Signalamplituden einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, identifiziert werden. Beispielsweise kann das DDM-Phasenmuster von zumindest einem der Sendekanäle Zielerscheinungen in zwei zweiten FFT-Bins (die demselben ersten FFT-Bin zugeordnet sind) verursachen, die durch eine vordefinierte Bin-Distanz voneinander getrennt sind, die einer vorbestimmten Phasendifferenz entspricht. Die vorbestimmte Phasendifferenz ist beispielsweise 90°, was einer Bin-Distanz von Nr/2 entspricht, wobei Nr ein Anzahl von FMCW-Radar-Chirps innerhalb einer Sequenz bezeichnet.In some embodiments, the receiver circuit is configured to identify each of the transmit channels based on evaluation of amplitudes and/or mutual distances of a plurality of second bins (Doppler bins) that are the same first bin (range bin) of the combined range/Doppler card are assigned. In this way, the different transmission channels can be identified based on distances between second FFT bins in which signal amplitudes exceed a certain threshold value. For example, the DDM phase pattern of at least one of the transmit channels may cause target appearances in two second FFT bins (associated with the same first FFT bin) that are separated from each other by a predefined bin distance corresponding to a predetermined phase difference. The predetermined phase difference is, for example, 90°, which corresponds to a bin distance of N r /2, where N r denotes a number of FMCW radar chirps within a sequence.

Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Empfängerschaltung ausgebildet sein, einen Ersten der Mehrzahl von Sendekanälen basierend auf einem Paar von zweiten Bins mit einer gegenseitigen Bin-Distanz, die einer vorbestimmten Phasendifferenz entspricht, die dem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-Schema zugeordnet sind, zu identifizieren und zumindest einen Zweiten der Mehrzahl von Sendekanälen basierend auf Amplituden der verbleibenden zweiten Bins zu identifizieren, die demselben ersten Bin zugeordnet sind.In some embodiments, the receiver circuit may be configured to identify a first of the plurality of transmit channels based on a pair of second bins with a mutual bin distance corresponding to a predetermined phase difference associated with the predefined Doppler division multiplexing scheme and identify at least a second one of the plurality of transmission channels based on amplitudes of the remaining second bins associated with the same first bin.

Gemäß einem weiteren Aspekt schlägt die vorliegende Offenbarung ein MIMO-Radarverfahren vor. Das Verfahren umfasst:

  • - Senden einer ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps über einen ersten Sendekanal, derart, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz voneinander verschieden sind,
  • - Senden einer zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps über einen zweiten Sendekanal, wobei die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz voneinander verschieden sind,
  • - wobei die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig gesendet werden; und
  • - Steuern des ersten und des zweiten Sendekanals, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-Schema einzustellen.
According to another aspect, the present disclosure proposes a MIMO radar method. The procedure includes:
  • - sending a first sequence of FMCW radar chirps over a first transmission channel, such that the start and / or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the first sequence are different from one another,
  • - sending a second sequence of FMCW radar chirps over a second transmission channel, the start and / or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the second sequence being different from one another,
  • - wherein the first and second sequences of FMCW radar chirps are transmitted simultaneously; and
  • - Controlling the first and second transmit channels to adjust phases of the FMCW radar chirps of the first sequence and the second sequence according to a predefined Doppler division multiplexing scheme.

Bei einigen Ausführungsbeispielen werden die Start- und Stoppfrequenzen jeweiliger nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz um einen vordefinierten Frequenzversatz erhöht oder verringert.In some embodiments, the start and stop frequencies of respective subsequent FMCW radar chirps of the first and second sequences are increased or decreased by a predefined frequency offset.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gilt:

  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Radarsignal-Verarbeitungskette;
  • 2 zeigt eine gemeinsame 2D-Entfernungs-/Doppler-Schätzung mit FMCW-Radar; Figurindex für die y-Achse ist Meile/Stunde, während die x-Achse in Metern ist
  • 3 veranschaulicht eine Azimut-Winkelschätzung unter Verwendung eines gleichmäßigen linearen Antennen-Arrays;
  • 4 veranschaulicht ein Konzept virtueller Array-Synthese ;
  • 5A zeigt ein Zeitmultiplexzugriff- (TDMA-; Time Division Multiple Access) MIMO-Radarübertragungsverfahren;
  • 5B zeigt ein Codemultiplexzugriff- (CDMA-; Code Division Multiple Access) MIMO-Radarübertragungsverfahren;
  • 6 zeigt ein FMCW-Radarsignal, das eine herkömmliche Sequenz von FMCW-Radar-Chirps umfasst;
  • 7A zeigt gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine MIMO-Radarvorri chtung;
  • 7B zeigt gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein FMCW-Radarsignal, das eine gestufte Sequenz von FMCW-Radar-Chirps umfasst;
  • 8A veranschaulicht gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein FMCW-Radarsignal, das eine gestufte Sequenz von FMCW-Radar-Chirps umfasst;
  • 8B veranschaulicht gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung phasengesteuerte Modulationsvektoren für verschiedene Sendekanäle;
  • 9 zeigt einen Empfängerprozess für ein gestuftes DDM-MIMO-Radarübertragungskonzept gemäß Ausführungsbeispielen;
  • 10 veranschaulicht den Effekt der DDM-MIMO-Radarübertragung auf ein Dopplerspektrum; und
  • 11 veranschaulicht die verbesserte Entfernungsauflösung, die mit der vorgeschlagenen abgestuften Sequenz von FMCW-Radar-Chirps erreichbar ist.
Some examples of devices and/or methods are described below solely by way of example and with reference to the accompanying figures, in which the following applies:
  • 1 shows a block diagram of a conventional radar signal processing chain;
  • 2 shows a joint 2D range/Doppler estimate with FMCW radar; Figure index for the y-axis is mile/hour while the x-axis is in meters
  • 3 illustrates azimuth angle estimation using a uniform linear antenna array;
  • 4 illustrates a concept of virtual array synthesis;
  • 5A shows a Time Division Multiple Access (TDMA) MIMO radar transmission method;
  • 5B shows a Code Division Multiple Access (CDMA) MIMO radar transmission method;
  • 6 shows an FMCW radar signal comprising a conventional sequence of FMCW radar chirps;
  • 7A shows a MIMO radar device according to an embodiment of the present disclosure;
  • 7B shows, in accordance with embodiments of the present disclosure, an FMCW radar signal comprising a stepped sequence of FMCW radar chirps;
  • 8A illustrates, in accordance with embodiments of the present disclosure, an FMCW radar signal that includes a stepped sequence of FMCW radar chirps;
  • 8B illustrates phased modulation vectors for various transmit channels in accordance with embodiments of the present disclosure;
  • 9 shows a receiver process for a staged DDM-MIMO radar transmission concept according to exemplary embodiments;
  • 10 illustrates the effect of DDM-MIMO radar transmission on a Doppler spectrum; and
  • 11 illustrates the improved range resolution achievable with the proposed stepped sequence of FMCW radar chirps.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.Various examples will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which some examples are shown. In the figures, the thicknesses of lines, layers and/or regions may be exaggerated for clarity.

Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktionalität bereitstellen.Accordingly, while further examples lend themselves to various modifications and alternative forms, some specific examples thereof are shown in the figures and will be described in detail below. However, this detailed description does not limit further examples to the specific forms described. Additional examples may cover all modifications, equivalents, and alternatives that fall within the scope of the disclosure. Same or similar reference number Throughout the description of the figures, references are made to the same or similar elements, which when compared to one another may be identical or implemented in modified form while providing the same or similar functionality.

Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig angegeben ist. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt entsprechend für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.It is understood that when an element is referred to as being “connected” or “coupled” to another element, the elements may be connected or coupled directly, or through one or more intermediate elements. When two elements A and B are combined using an “or”, it is understood that all possible combinations are disclosed, i.e. H. only A, only B and A and B, unless explicitly or implicitly stated otherwise. An alternative formulation for the same combinations is “at least one of A and B” or “A and/or B”. The same applies to combinations of more than two elements.

Die Terminologie, die hierin zu dem Zweck des Beschreibens bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Ähnlich, wenn eine Funktionalität nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktionalität unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente und/oder Komponenten präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente, Komponenten und/oder irgendeiner Gruppe derselben ausschließen.The terminology used herein for the purpose of describing specific examples is not intended to limit other examples. If a singular form, e.g. For example, if "a, an" and "the, the, the" are used and the use of only a single element is neither explicitly nor implicitly defined as mandatory, other examples may also use plural elements to implement the same function. Similarly, if functionality is described below as being implemented using multiple elements, further examples may implement the same functionality using a single element or processing entity. It is further understood that the terms "comprises", "comprising", "comprising" and/or "having" when used, specify the presence of the specified features, integers, steps, operations, processes, acts, elements and/or components, but does not exclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, processes, acts, elements, components and/or any group thereof.

Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (umfassend technische und wissenschaftliche Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung des Gebiets verwendet, zu dem die Beispiele gehören.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) are used herein in their usual meaning of the field to which the examples belong.

1 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Radarsignal-Verarbeitungskette 100. 1 shows a block diagram of a conventional radar signal processing chain 100.

Ein Hochfrequenz- (HF- (RF; Radio Frequency)) Sendeempfänger-Frontend 110 wird verwendet, um Sende- (TX-) Radarsignale zu erzeugen, die über eine oder mehrere Sendeantennen 112 emittiert werden können. Die Radarsignale können sich in Frequenzbändern im Bereich von 3 MHz bis 300 GHz befinden. Automobil-Radarsysteme arbeiten üblicherweise auf Bändern in 24 GHz und 77 GHz Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums, bekannt als mm-Wellenfrequenzen, sodass adäquate Geschwindigkeits- und Entfernungsauflösung erreicht werden können. Eine oder mehrere Empfangs- (Rx-) Antennen 114 werden verwendet, um elektromagnetische Wellen (Radarsignale) zu empfangen, die von Zielen reflektiert werden. Der Radarbetrieb umfasst Entfernung (Distanz), relative Geschwindigkeit und möglicherweise Richtungsschätzung. Letzteres kann ausgeführt werden, wenn mehr als eine Empfangsantenne in einem Empfangsantennen-Array verwendet wird. Radarsysteme, die sowohl mehrere Sende- als auch mehrere Empfangsantennen verwenden, werden allgemein als MIMO-Radare bezeichnet. Für ordnungsgemäße Sendeantennen-Beabstandung kann das Mehrere-Eingänge-Mehrere-Ausgänge- (MIMO-; multiple-input multiple output) Radar einen Phasengesteuertes-Array-Radar mit größerer Apertur emulieren. Dieses größere Array kann als virtuelles Array bezeichnet werden.A radio frequency (RF) transceiver front end 110 is used to generate transmit (TX) radar signals that may be emitted via one or more transmit antennas 112. The radar signals can be in frequency bands ranging from 3 MHz to 300 GHz. Automotive radar systems typically operate on bands in the 24 GHz and 77 GHz portions of the electromagnetic spectrum, known as mm-wave frequencies, so that adequate speed and range resolution can be achieved. One or more receive (Rx) antennas 114 are used to receive electromagnetic waves (radar signals) reflected from targets. Radar operation includes range (distance), relative speed and possibly direction estimation. The latter can be performed when more than one receiving antenna is used in a receiving antenna array. Radar systems that use both multiple transmit and multiple receive antennas are commonly referred to as MIMO radars. For proper transmit antenna spacing, the multiple-input multiple output (MIMO) radar can emulate a larger aperture phased array radar. This larger array can be called a virtual array.

Ein dem HF-Sendeempfänger-Frontend 110 nachgeschalteter Entfernungsprozessor 120 ist ausgebildet, um Entfernungsschätzung auszuführen. Eine Entfernung R zu einem Ziel kann basierend auf der Round-Trip-Zeitverzögerung bestimmt werden, die die elektromagnetischen Wellen verwenden, um sich zu und von diesem Ziel auszubreiten: R =(cτ/2), wobei τ die Round-Trip-Zeitverzögerung in Sekunden ist und c die Lichtgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde ist. Somit ermöglicht die Schätzung von τ die Entfernungsmessung. Beispielsweise können pulsmodulierte kontinuierliche Wellen (CWs; continuous waves) periodische und kurze Leistungspulse und Ruheperioden umfassen. Die Ruheperioden ermöglichen es dem Radar, die reflektierten Signale zu empfangen, und dienen als Zeitmarken für den Radar zur Durchführung der Entfernungsschätzung. Mit einer gepulsten Radarkonfiguration, die frequenzmodulierte (FM-; frequency modulated) CW-Pulse verwendet, kann eine gleichzeitige Entfernungs-/Geschwindigkeits-Schätzung in Mehrziel-Verkehrsszenarien bereitgestellt werden. Ein FMCW-Radar sendet periodische FM-Chirps (auch bezeichnet als Pulse oder Rampen), deren Frequenz während des Pulses linear ansteigen kann. Das von einem Ziel reflektierte Empfangssignal wird konjugiert mit dem Sendesignal gemischt, um ein Niedrigfrequenz-Beat-Signal (auch bezeichnet als Basisbandsignal) zu erzeugen, dessen Frequenz die Entfernung des Ziels angibt. Diese Operation kann für P konsekutive FMCW-Chirps wiederholt werden. Zweidimensionale (2D-) Wellenformen 210 in 2 stellen aufeinanderfolgende reflektierte Chirps, angeordnet über zwei Zeit-Indizes, p, n dar. Der sogenannte langsame Zeit-Index p entspricht einfach der Chirp-Anzahl. Andererseits nimmt der sogenannte schnelle Zeit-Index n an, dass für jeden Chirp das entsprechende kontinuierliche Beat-Signal mit der Frequenz fs abgetastet wird, um N Abtastwerte innerhalb einer Chirp-Dauer T zu sammeln.A distance processor 120 connected downstream of the RF transceiver front end 110 is designed to carry out distance estimation. A distance R to a target can be determined based on the round-trip time delay that the electromagnetic waves use to propagate to and from that target: R = (cτ/2), where τ is the round-trip time delay in seconds and c is the speed of light in meters per second. Thus, estimating τ enables distance measurement. For example, pulse-modulated continuous waves (CWs) may include periodic and short power pulses and rest periods. The quiet periods allow the radar to receive the reflected signals and serve as time markers for the radar to perform the range estimation. A pulsed radar configuration using CW frequency modulated (FM) pulses can provide simultaneous range/speed estimation in multi-target traffic scenarios. An FMCW radar transmits periodic FM chirps (also referred to as pulses or ramps) that can increase linearly in frequency during the pulse. The received signal reflected from a target is conjugately mixed with the transmitted signal to produce a low-frequency beat signal (also referred to as a baseband signal) whose frequency indicates the distance of the target. This operation can be repeated for P consecutive FMCW chirps. Two-dimensional (2D) waves molds 210 in 2 represent successive reflected chirps arranged over two time indices, p, n. The so-called slow time index p simply corresponds to the chirp number. On the other hand, the so-called fast time index n assumes that for each chirp, the corresponding continuous beat signal is sampled at frequency f s to collect N samples within a chirp duration T.

Der Entfernungsprozessor 120 kann ausgebildet sein, eine erste diskrete Fourier-Transformation (z. B. FFT) über die schnellen Zeit n auszuführen, um die Beat-Frequenz fb gekoppelt mit der Doppler-Frequenz fdzu erhalten. Diese Operation ist auch gemeinhin bekannt als Entfernungstransformation oder Entfernungs-Gating, was die Schätzung von einer Dopplerverschiebung entsprechend einem einmaligen Entfernungs-Gate oder -Bin durch die Anwendung einer zweiten Fourier-Transformation (z. B. FFT) über die langsame Zeit erlaubt. Dies kann durch ein Geschwindigkeits-Verarbeitungselement 130 ausgeführt werden. Somit kann eine Entfernungs-/Doppler-Karte 220 unter Verwendung einer 2D-FFT erzeugt werden, siehe 2. Eine beispielhafte Entfernungs-/Doppler-Karte 220, dargestellt in 2, zeigt zwei Ziele, ein erstes bei 10 m Distanz und 0 Meilen/Stunde relativer Geschwindigkeit, und ein zweites bei 20 m Distanz und bei 20 Meilen/h relativer Geschwindigkeit. Die Ziele können Teilregionen von Interesse der Entfernungs-/Doppler-Karte sein.The range processor 120 may be configured to perform a first discrete Fourier transform (e.g., FFT) over the fast time n to obtain the beat frequency f b coupled to the Doppler frequency f d . This operation is also commonly known as range transform or range gating, which allows the estimation of a Doppler shift corresponding to a unique range gate or bin by applying a second Fourier transform (e.g. FFT) over slow time. This can be done by a speed processing element 130. Thus, a range/Doppler map 220 can be generated using a 2D FFT, see 2 . An exemplary range/Doppler map 220 shown in 2 , shows two targets, a first at 10 m distance and 0 mph relative speed, and a second at 20 m distance and 20 mph relative speed. The targets may be subregions of interest of the range/Doppler map.

Bisher wurde angenommen, dass Automobil-Radare nur die Reflexion von den Zielen von Interesse empfangen, wie beispielsweise Fahrzeugen, die vorausfahren. Jedoch, zusätzlich zu den direkten Reflexionen von einem Ziel von Interesse empfängt das Radar zum Beispiel auch Reflexionen von Fahrbahnschutt, Leitplanken und Wänden. Diese ungewollte Rückgabe an dem Radar wird üblicherweise Clutter genannt. Die Anzahl von Cluttern in dem System verändert sich, da die das Fahrzeug umgebende Umgebung variiert. Somit können adaptive Algorithmen wie beispielsweise Constant-False-Alarm-Rate- (CFAR-; konstante Falschalarmrate) Verarbeitung und Space-Time-Adaptive-Processing (STAP; Raum-Zeit-Adaptive-Verarbeitung) verwendet werden, um den Effekt von Clutter zu mindern. Um gültige Ziele bei Vorhandensein von Clutter zu identifizieren, sollte ein Schwellenwert für die Zieldetektion geeignet ausgewählt werden. Falls die Amplitude der Entfernungs-/Doppler-Karte bei einer geschätzten Entfernung zum Beispiel größer als irgendein Schwellenwert ist, kann das Ziel als detektiert betrachtet werden. Somit sollte der Schwellenwert von dem Rauschen (z. B. Clutter) in dem gegebenen System abhängen. Mit zunehmendem Clutter kann ein höherer Schwellenwert ausgewählt werden. Ein einfaches CFAR-Verfahren, das auf Zell- oder Bin-Mittelung basiert, kann ein Gleitfenster verwenden, um den lokalen Clutter-Pegel durch Mitteln von mehreren Entfernungs-Bins herzuleiten. Diese beschriebene Schwellenwertauswahl und Ziel- (Peak-) Detektion wird in dem Verarbeitungsblock 140 ausgeführt.Previously, it was assumed that automotive radars only received reflection from targets of interest, such as vehicles in front. However, in addition to direct reflections from a target of interest, the radar also receives reflections from road debris, guardrails and walls, for example. This unwanted return to the radar is commonly called clutter. The number of clutters in the system changes as the environment surrounding the vehicle varies. Thus, adaptive algorithms such as Constant False Alarm Rate (CFAR) processing and Space-Time Adaptive Processing (STAP) can be used to reduce the effect of clutter reduce. To identify valid targets in the presence of clutter, a target detection threshold should be appropriately selected. For example, if the amplitude of the range/Doppler map at an estimated range is greater than some threshold, the target may be considered detected. Thus, the threshold should depend on the noise (e.g., clutter) in the given system. As clutter increases, a higher threshold can be selected. A simple CFAR method based on cell or bin averaging can use a sliding window to derive the local clutter level by averaging multiple range bins. This described threshold selection and target (peak) detection is carried out in processing block 140.

Die Verwendung von Breitband-Pulsen, wie beispielsweise FMCW-Pulsen, stellt eine Unterscheidung von Zielen sowohl in der Distanz als auch der Geschwindigkeit bereit. Die Unterscheidung in der Richtung kann unter Verwendung eines Mehrantennen-Arrays, wie beispielsweise in Mehrantennen-Radarsystemen, getroffen werden. Mehrantennen-Radarsysteme können mehrere Sender, mehrere Empfänger und mehrere Wellenformen einsetzen, um alle verfügbaren Freiheitsgrade auszunutzen. Um Ziele räumlich aufzulösen und eine umfassende Repräsentation der Verkehrsszene zu liefern, wird der Winkelstandort von Zielen geschätzt. Somit kann bei Automobil-Radaren der Standort eines Ziels im Hinblick auf ein kugeliges Koordinatensystem (R, θ, ρ) beschrieben werden, wobei (θ, ρ) jeweils Azimut- und Elevationswinkel bezeichnen. Ein einzelner Antennen-Radar-Aufbau reicht aus, um eine Entfernungs-Geschwindigkeits-Karte bereitzustellen aber reicht nicht aus, um Winkelinformation bereitzustellen, da der gemessenen Zeitverzögerung die Information im Hinblick auf die Winkelstandorte der Ziele fehlt. Um Richtungsschätzung zu ermöglichen, ist der Radar ausgebildet, um reflektierte Wellen mit mehreren Antennen zu empfangen. Zum Beispiel erfordert das Positionieren eines Ziels unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen in zwei Dimensionen, dass die reflektierten Wellendaten von dem Objekt in zwei individuellen Dimensionen gesammelt werden. Diese individuellen Dimensionen können unter Verwendung von Kombinationen aus Zeit, Frequenz und Raum über Empfangsantennen auf viele Weisen gebildet werden. Zum Beispiel bilden ein lineares Empfangsantennen-Array 114 und Breitband-Wellenformen wie beispielsweise FMCW zwei einmalige Dimensionen. Zusätzlich entsprechen kleinere Wellenlängen in mm-Welle-Bändern kleineren Aperturgrößen und somit können viele Antennenelemente dicht in ein Antennen-Array gepackt werden. Der effektive Strahlungsstrahl, der stärker und schärfer ist, erhöht somit wiederum die Auflösung von Winkelmessungen.The use of broadband pulses, such as FMCW pulses, provides discrimination of targets in both distance and speed. The discrimination in direction can be made using a multi-antenna array, such as in multi-antenna radar systems. Multi-antenna radar systems can employ multiple transmitters, multiple receivers, and multiple waveforms to exploit all available degrees of freedom. To spatially resolve targets and provide a comprehensive representation of the traffic scene, the angular location of targets is estimated. Thus, in automotive radars, the location of a target can be described in terms of a spherical coordinate system (R, θ, ρ), where (θ, ρ) denote azimuth and elevation angles, respectively. A single antenna radar setup is sufficient to provide a range-velocity map but is not sufficient to provide angular information because the measured time delay lacks information regarding the angular locations of the targets. To enable direction estimation, the radar is designed to receive reflected waves with multiple antennas. For example, positioning a target using electromagnetic waves in two dimensions requires that the reflected wave data from the object be collected in two individual dimensions. These individual dimensions can be formed in many ways using combinations of time, frequency and space via receiving antennas. For example, a linear receive antenna array 114 and wideband waveforms such as FMCW form two unique dimensions. Additionally, smaller wavelengths in mm-wave bands correspond to smaller aperture sizes and thus many antenna elements can be tightly packed into an antenna array. The effective radiation beam, which is stronger and sharper, thus in turn increases the resolution of angle measurements.

Betrachtet wird ein Antennen-Array, positioniert in Ebene z =0, und l sei die Abzisse entsprechend jeder Empfangsantennen-Position , siehe 3. (Rq, θq) sei die Position von dem q-ten-Ziel in Kugelkoordinaten, sich bewegend mit der Geschwindigkeit vq relativ zu dem Radar. Mithilfe von Fernfeld-Annäherung für das q-te Ziel kann die Round-Trip-Zeitverzögerung zwischen einem Sender, positioniert an dem Ursprung, und dem Empfänger, positioniert bei einer Koordinate l, ausgedrückt werden durch τ l q = 2 ( R q + v q t ) + l d sin θ q c ,

Figure DE102022106791A1_0001
wo d die Distanz zwischen Antennenelementen (normalerweise die Hälfte der Wellenlänge), angeordnet in einer linearen Konstellation, ist. Die Verzögerungslaufzeit τlq erzeugt gleichmäßige Phasenprogression über Antennenelemente, was die Schätzung des Winkels θq durch FFT in einem räumlichen Bereich erlaubt. Somit können die 2D-Position (Entfernung und Winkel) und die Geschwindigkeit von Zielen durch eine 3D-FFT geschätzt werden. Die dritte Winkel-FFT (Ankunftsrichtungs-, DOA- (Direction-of-Arrival), Verarbeitung) wirdConsider an antenna array, positioned in plane z = 0, and let l be the abscissa corresponding to each receiving antenna position, see 3 . Let (R q , θ q ) be the position of the qth target in spherical coordinates, moving with velocity v q relative to the radar. Using far-field approximation for the qth target, the round-trip time delay between a transmitter positioned at the origin and the receiver positioned at a coordinate l can be expressed by τ l q = 2 ( R q + v q t ) + l d sin θ q c ,
Figure DE102022106791A1_0001
where d is the distance between antenna elements (usually half the wavelength) arranged in a linear constellation. The delay time τl q produces uniform phase progression across antenna elements, allowing the estimation of the angle θ q by FFT in a spatial domain. Thus, the 2D position (distance and angle) and velocity of targets can be estimated by a 3D FFT. The third angle FFT (Direction-of-Arrival (DOA) processing) is

im Verarbeitungsblock 150 des beispielhaften Radarsignal-Verarbeitungsblockdiagramm von 1 ausgeführt.in processing block 150 of the exemplary radar signal processing block diagram of 1 executed.

Weitere herkömmliche Automobil-Radarverarbeitung kann Ziel-Clustern 160, Ziel-Verfolgung 170 und optionale Sensorfusion 180 mit Sensordaten von anderen Umgebungssensortypen (z. B. Kamera, Lidar etc.) umfassen.Further conventional automotive radar processing may include target clustering 160, target tracking 170, and optional sensor fusion 180 with sensor data from other environmental sensor types (e.g., camera, lidar, etc.).

MIMO-Radarsysteme können mehrere Sender, mehrere Empfänger und mehrere Wellenformen einsetzen, um alle verfügbaren Freiheitsgrade auszunutzen. MIMO-Radare können in „weit auseinanderliegend“ oder „gemeinsam positioniert“ eingeteilt werden. Bei einem weit auseinanderliegenden MIMO-Radar erfassen die Sende-/Empfangsantenne unterschiedliche Aspekte des Radarquerschnitts (RCS; radar cross section) eines Ziels. Anders ausgedrückt, das Ziel scheint räumlich verteilt zu sein, was an jedem Antennenelement einen anderen RCS erzeugt. Diese RCS-Diversität kann zur Verbesserung der Radarperformance genutzt werden. Andererseits ist bei einem gemeinsam positionierten MIMO-Radar der von jedem Antennenelement beobachtete RCS ununterscheidbar.MIMO radar systems can employ multiple transmitters, multiple receivers, and multiple waveforms to exploit all available degrees of freedom. MIMO radars can be classified as “widely spaced” or “co-located.” With a widely spaced MIMO radar, the transmit/receive antennas capture different aspects of a target's radar cross section (RCS). In other words, the target appears to be spatially distributed, producing a different RCS at each antenna element. This RCS diversity can be used to improve radar performance. On the other hand, for a co-positioned MIMO radar, the RCS observed by each antenna element is indistinguishable.

Kraftfahrzeuge verwenden in der Regel gemeinsam positionierte MIMO-Radare, die in der Größe kompakt sind. Für eine richtige Senderbeabstandung kann das gemeinsam positionierte MIMO-Radar ein Phasengesteuertes-Array-Radar mit größerer Apertur emulieren, siehe 4. Dieses größere Array wird als virtuelles Array bezeichnet. Für die MIMO-Radarverarbeitung wird, wie in 4 dargestellt, ein 1-D-Empfänger- (-Rx-) Array mit zwei Sende- (Tx-) Antennen betrachtet. NT und NR bezeichnen jeweils eine Anzahl von Tx- und Rx-Antennenelementen. Es wird angenommen, dass dT und dR entsprechende Tx- und Rx-Antennenbeabstandungen darstellen. Außerdem wird angenommen, dass Tx- und Rx-Antennen-Positionen in kartesischen Koordinaten durch lT und lR gegeben sind. Das 2-D-FMCW-Mischer-Ausgangssignal über eine schnelle Zeit und Apertur kann daher bezeichnet werden als d ( l T , l R , n ) q = 0 Q 1 α p exp { j 2 π [ 2 K R q c n f s + f c { ( l T d T + l R d R ) s i n θ q } c + 2 f c R q c ] } + ω ( l T , l R , n )

Figure DE102022106791A1_0002
Motor vehicles typically use co-positioned MIMO radars that are compact in size. For proper transmitter spacing, the co-positioned MIMO radar can emulate a larger aperture phased array radar, see 4 . This larger array is called a virtual array. For MIMO radar processing, as in 4 shown, a 1-D receiver (-Rx) array with two transmit (Tx) antennas is considered. N T and N R denote a number of Tx and Rx antenna elements, respectively. It is assumed that d T and d R represent corresponding Tx and Rx antenna spacings. Furthermore, it is assumed that Tx and Rx antenna positions are given by l T and l R in Cartesian coordinates. The 2-D FMCW mixer output signal over a fast time and aperture can therefore be referred to as d ( l T , l R , n ) q = 0 Q 1 α p exp { j 2 π [ 2 K R q c n f s + f c { ( l T d T + l R d R ) s i n θ q } c + 2 f c R q c ] } + ω ( l T , l R , n )
Figure DE102022106791A1_0002

Aus der obigen Gleichung ist ersichtlich, dass, wenn dT =NR × dR, das MIMO-Radar ein reguläres 1-D-Array-Radar mit einem einzigen Tx und NT × NR Rx-Antennenelementen imitiert. Dies ist als virtuelle Array-Darstellung bekannt. Daher kann die räumliche Auflösung der FFT-basierten Zielabbildung um den Faktor NT verbessert werden.From the above equation, it can be seen that when d T =N R × d R , the MIMO radar imitates a regular 1-D array radar with a single Tx and NT × N R Rx antenna elements. This is known as a virtual array representation. Therefore, the spatial resolution of the FFT-based target mapping can be improved by a factor of N T.

Ein herausfordernder Aspekt des MIMO-Radars ist die Auswahl der Wellenformen. Die Wellenformen können z. B. im Frequenz-, Zeit- oder Code-Bereich orthogonal gemacht werden.A challenging aspect of MIMO radar is the selection of waveforms. The waveforms can e.g. B. can be made orthogonal in the frequency, time or code domain.

Bei einem MIMO-Radar ist der intuitivste und einfachste Weg, die von verschiedenen TX-Antennen (Tx-Kanälen) gesendeten Signale problemlos zu trennen, das alternative Senden, d. h. jeder Tx-Kanal sendet seine eigene Wellenform abwechselnd, und es gibt keine Überlappung zwischen irgendwelchen zwei Sendungen. Dies ist in 5A dargestellt. Mit diesem alternativen Zeitmulitplex- (TDM-; Time Division Multiplexing) Sendeansatz kann eine ideale Orthogonalität erreicht werden, und die herkömmliche Radarwellenform (z. B. Chirp-Wellenform) kann direkt in allen Sendern verwendet werden. Obwohl dieser alternative TDM-Sendesansatz einfach zu verwenden ist, ist es offensichtlich, dass die Übertragungsmöglichkeiten aller TX-Antennen nicht vollständig genutzt. Im Vergleich zu dem MIMO-Radar, bei dem alle TX-Antennen gleichzeitig senden können, leidet dieser alternative Sendeansatz unter einem Verlust an Sendeleistung, was zu einer kürzeren Zieldetektionsentfernung führt (Verarbeitungsverstärkung bleibt gleich oder Detektionsentfernungen sind gleich, auf Kosten einer Doppler-Eindeutigkeitsentfernungsverringerung bei TDM).For a MIMO radar, the most intuitive and simple way to easily separate the signals sent by different TX antennas (Tx channels) is alternate sending, that is, each Tx channel sends its own waveform alternately, and there is no overlap between any two broadcasts. This is in 5A shown. With this alternative time division multiplexing (TDM) transmission approach, ideal orthogonality can be achieved and the traditional radar waveform (e.g. chirp waveform) can be used directly in all transmitters. Although this alternative TDM transmission approach is easy to use, it is obvious that the transmission capabilities of all TX antennas are not fully utilized. Compared to the MIMO radar, where all TX antennas can transmit simultaneously, this alternative transmission approach suffers from a loss in transmit power, resulting in a shorter target detection distance (processing gain remains the same or detection distances are the same, at the expense of a Doppler uniqueness range reduction). TDM).

Doppler-Divisions-Multiplex- (DDM-) (auch als Codemultiplexen (CDM; Code Division Multiplexing) bezeichnet) MIMO-Wellenform bedeutet, dass die von verschiedenen TX-Kanälen gesendeten Signale durch verschiedene Reihen von Phasencodes moduliert werden, entweder in schneller Zeit oder in langsamer Zeit, sodass diese Signale in einem Radarempfänger getrennt/decodiert werden können. Da es keine ideale orthogonale Codesequenz mit guten Auto- und Kreuzkorrelationseigenschaften gibt, können die DDM-MIMO-Wellenformen die Orthogonalitätsanforderung nur annähernd zufriedenstellen. Bei der Schnelle-Zeit-DDM- (CDM-) Wellenform werden die Phasencodes in jedem Puls/Chirp durch das Trägersignal moduliert. Bei der Langsame-Zeit-DDM-Wellenform werden die Phasencodes zum Modulieren der Anfangsphasen der verschiedenen Chirps verwendet. 5B veranschaulicht ein Beispiel für eine Langsame-Zeit-DDM- (CDM-) Wellenform, bei der Chirps von Sendekanal Tx1 und Sendekanal Tx2 gleichzeitig gesendet werden. Tx2 wendet jedoch einen anderen Phasencode an als Tx1. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Anfangsphase jedes zweiten Chirps von Tx2 180°,während Tx1 für jeden Chirp eine Anfangsphase von 0° anwendet.Doppler division multiplexing (DDM) (also called code division multiplexing (CDM)) MIMO waveform means that the signals sent from different TX channels are modulated by different series of phase codes, either in fast time or in slow time so that these signals can be separated/decoded in a radar receiver. Since there is no ideal orthogonal code sequence with good auto- and cross-correlation properties, the DDM-MIMO waveforms can only approximately satisfy the orthogonality requirement. In the Fast Time DDM (CDM) waveform, the phase codes in each pulse/chirp are modulated by the carrier signal. The slow time DDM waveform uses the phase codes to modulate the initial phases of the various chirps. 5B illustrates an example of a slow-time DDM (CDM) waveform in which chirps from transmit channel Tx1 and transmit channel Tx2 are transmitted simultaneously. However, Tx2 applies a different phase code than Tx1. In the example shown, the initial phase of every other chirp of Tx2 is 180°, while Tx1 applies an initial phase of 0° for every chirp.

6A veranschaulicht ein FMCW-Radarsignal, das eine herkömmliche Sequenz 600 von FMCW-Radar-Chirps 602 umfasst. 6A illustrates an FMCW radar signal that includes a conventional sequence 600 of FMCW radar chirps 602.

Die Chirp-Sequenz 600 umfasst einen Rahmen von NR FMCW-Radar-Chirps 602-1, 602-2, ..., 602-NR. Die Chirp-Sequenz 600 umfasst also NR FMCW-Radar-Chirps in dem langsamen Zeitbereich. Ein Beispiel wäre NR = 512. Jeder Chirp 602 weist eine Dauer von tdwell [dwell = verweilen] auf und umfasst eine Anzahl von Abtastwerten Nsamples [samples = Abtastwerte] (schnelle Zeit). Jeder Chirp 602 umfasst also Nsamples in dem schnellen Zeitbereich. Ein Beispiel wäre Nsamples = 1024. Bei einer Abtastfrequenz fs ist die Anzahl der Abtastwerte pro Rampe Nsamples = tdwell* fs. Ein Beispiel wäre fs = 25 MSPS. Ein Chirp-Wiederholungsintervall wird mit tR > tdWell bezeichnet, was die Zeit zwischen den jeweiligen Startzeitpunkten zweier aufeinanderfolgender Chirps 602 innerhalb der Sequenz 600 ist. Die Dauer der gesamten Chirp-Sequenz 600 ist somit tR * NR. Jeder Chirp 602 der Sequenz 600 weist die gleiche Startfrequenz fstart und die gleiche Stoppfrequenz fstop auf. Die Differenz zwischen der Stoppfrequenz fstop und der Startfrequenz fstart bezeichnet eine Wellenformmodulationsbandbreite BW. Ein Beispiel wäre BW = 220,3 MHz.The chirp sequence 600 includes a frame of NR FMCW radar chirps 602-1, 602-2, ..., 602-NR. The chirp sequence 600 thus includes N R FMCW radar chirps in the slow time domain. An example would be N R = 512. Each chirp 602 has a duration of t dwell and includes a number of samples N samples (fast time). Each chirp 602 therefore includes N samples in the fast time range. An example would be N samples = 1024. At a sampling frequency f s , the number of samples per ramp is N samples = t dwell * f s . An example would be f s = 25 MSPS. A chirp repetition interval is denoted by t R > t dWell , which is the time between the respective start times of two consecutive chirps 602 within the sequence 600. The duration of the entire chirp sequence 600 is therefore t R * N R . Each chirp 602 of the sequence 600 has the same start frequency f start and the same stop frequency f stop . The difference between the stop frequency f stop and the start frequency f start denotes a waveform modulation bandwidth BW. An example would be BW = 220.3 MHz.

Wie aus der Tabelle in 6B ersichtlich ist, ist eine Entfernungsauflösung Rres des konventionellen FMCW-Radarsignals abhängig von der Modulationsbandbreite BW gemäß Rres = c/2/BW, wobei c die Lichtgeschwindigkeit bezeichnet. Das bedeutet, dass die Entfernungsauflösung Rres verbessert wird, wenn BW breit ist. Die maximale Detektionsentfernung Rmax des herkömmlichen FMCW-Radarsignals ist abhängig von der Bandbreite BW gemäß Rmax = c/2/BW*Nsamples/2. Das bedeutet, dass die maximale Detektionsentfernung Rmax kürzer ist, wenn BW breit ist. Andererseits ergibt sich bei einer schmalen BW eine schlechte Entfernungsauflösung Rres, aber eine längere maximale Detektionsentfernung Rmax. Rmax und Rres sind somit in einem kompensatorischen Verhältnis.As shown in the table in 6B As can be seen, a range resolution R res of the conventional FMCW radar signal depends on the modulation bandwidth BW according to R res = c/2/BW, where c denotes the speed of light. This means that the range resolution R res is improved when BW is wide. The maximum detection distance R max of the conventional FMCW radar signal depends on the bandwidth BW according to R max = c/2/BW*N samples /2. This means that the maximum detection distance R max is shorter when BW is wide. On the other hand, a narrow BW results in a poor range resolution R res but a longer maximum detection distance R max . R max and R res are therefore in a compensatory relationship.

In der vorliegenden Offenbarung wird vorgeschlagen, eine effektive Modulationsbandbreite BW zu erhöhen, um eine höhere Entfernungsauflösung Rres für MIMO-Radarsysteme zu erreichen. Dies kann mit einem vordefinierten DDM-Schema kombiniert werden, um die Zeitbereichs- und Frequenzbereichs-Eigenschaften bei begrenzter Frequenzressource zu optimieren.The present disclosure proposes to increase an effective modulation bandwidth BW to achieve a higher range resolution R res for MIMO radar systems. This can be combined with a predefined DDM scheme to optimize the time domain and frequency domain characteristics with limited frequency resource.

7A veranschaulicht ein Blockdiagramm einer MIMO-Radarvorrichtung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. 7A illustrates a block diagram of a MIMO radar device 700 according to an embodiment of the present disclosure.

Die MIMO-Radarvorrichtung 700 umfasst eine Senderschaltung 710. Die Senderschaltung 710 umfasst eine Mehrzahl von Tx-Kanälen 712-1, 712-2, 712-3. Jeder Tx-Kanal kann digitale und/oder analoge Hardwarekomponenten umfassen, wie z. B. Leistungssplitter, Phasenschieber, Leistungsverstärker und TX-Antennen. Obwohl 7A ein Beispiel für drei TX-Kanäle veranschaulicht, wird der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass das hier beschriebene Konzept der erhöhten effektiven Modulationsbandbreite BW auch auf weniger oder mehr Tx-Kanäle anwendbar sein kann.The MIMO radar device 700 includes a transmitter circuit 710. The transmitter circuit 710 includes a plurality of Tx channels 712-1, 712-2, 712-3. Each Tx channel may include digital and/or analog hardware components such as: E.g. power splitters, phase shifters, power amplifiers and TX antennas. Although 7A illustrating an example of three TX channels, one skilled in the art, taking advantage of the present disclosure, will recognize that the increased effective modulation bandwidth BW concept described herein may also be applicable to fewer or more Tx channels.

Die Senderschaltung 710 ist ausgebildet, über einen ersten Tx-Kanal 712-1 eine erste Sequenz von FMCW-Radar-Chirps zu senden. Im Gegensatz zu dem in 6 beschriebenen konventionellen Fall sind die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Chirp-Sequenz voneinander verschieden. Ferner ist die Senderschaltung 710 ausgebildet, über einen zweiten Tx-Kanal 712-2 eine zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps zu senden. Auch hier sind die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Chirp-Sequenz voneinander verschieden. Es ist zu beachten, dass der erste Tx-Kanal 712-1 und der zweite Tx-Kanal 712-2 gleichzeitig betrieben werden. Die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps werden somit gleichzeitig gesendet. Anders ausgedrückt, die FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Chirp-Sequenz werden gleichzeitig gesendet.The transmitter circuit 710 is designed to transmit a first sequence of FMCW radar chirps via a first Tx channel 712-1. In contrast to that in 6 In the conventional case described, the start and/or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the first chirp sequence are different from each other. Furthermore, the transmitter circuit 710 is designed to transmit a second sequence of FMCW radar chirps via a second Tx channel 712-2. Here too, the start and/or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the second chirp sequence are different from one another. Note that the first Tx channel 712-1 and the second Tx channel 712-2 operate simultaneously. The first and second sequences of FMCW radar chirps are therefore sent at the same time. In other words, the FMCW radar chirps of the first and second chirp sequences are transmitted simultaneously.

Da die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig gesendet werden, ist es erforderlich, dass Signale von dem ersten Tx-Kanal 712-1 und dem zweiten Tx-Kanal 712-2 und dem optionalen dritten Tx-Kanal 712-3 an einem empfangenden Abschnitt 730 der MIMO-Radarvorrichtung 700 getrennt werden. Wie bereits erwähnt, kann dies durch Doppler Division Multiplexing (DDM) erreicht werden. Doppler Division Multiple Access (DDMA) ist ein Interchirp-Phasencodierungsschema („Langsame-Zeit“-Codierung). In dieser Konfiguration ist das Signalspektrum jedes Tx-Kanals leicht verschoben, sodass Wellenformen im Dopplerbereich getrennt werden können.Since the first and second sequences of FMCW radar chirps are transmitted simultaneously, it is necessary that signals from the first Tx channel 712-1 and the second Tx channel 712-2 and the optional third Tx channel 712- 3 can be separated at a receiving section 730 of the MIMO radar device 700. As mentioned earlier, this can be achieved through Doppler Division Multiplexing (DDM). Doppler Division Multiple Access (DDMA) is an interchirp phase coding scheme (“slow time” coding). In this configuration, the signal spectrum of each Tx channel is slightly shifted, allowing waveforms to be separated in the Doppler range.

Zu diesem Zweck umfasst die MIMO-Radarvorrichtung 700 ferner eine Steuerschaltung 720, die ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Tx-Kanal 712-1, 712-2 (und den optionalen dritten Tx-Kanal 712-3) zu steuern, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz (und einer optionalen dritten Chirp-Sequenz) gemäß einem vordefinierten DDM-Schema einzustellen. Wie in 7A gezeigt, kann die Steuerschaltung 720 jeweilige analoge oder digitale Phasenschieber 722-1, 722-2 und 722-3 für die jeweiligen Tx-Kanäle 712-1, 712-2 und 712-3 umfassen.For this purpose, the MIMO radar device 700 further includes a control circuit 720 configured to control the first and second Tx channels 712-1, 712-2 (and the optional third Tx channel 712-3) to phase adjust the FMCW radar chirps of the first sequence and the second sequence (and an optional third chirp sequence) according to a predefined DDM scheme. As in 7A As shown, the control circuit 720 may include respective analog or digital phase shifters 722-1, 722-2 and 722-3 for the respective Tx channels 712-1, 712-2 and 712-3.

Die MIMO-Radarvorrichtung 700 kann optional zusätzlich eine Empfängerschaltung 730 zum Empfangen von Reflektionen der gesendeten FMCW-Radarsignale umfassen. Die Empfängerschaltung 730 umfasst zumindest einen Rx-Kanal 732. Der zumindest eine Rx-Kanal 732 ist ausgebildet, ein Empfangssignal zu empfangen, das den Reflexionen der ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps, der zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps und einer optionalen dritten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps des optionalen dritten Tx-Kanals 712-3 entspricht. Bei dem dargestellten Beispiel umfasst die Empfängerschaltung 730 nicht nur einen Rx-Kanal 732, sondern vier Rx-Kanäle 732-1, ..., 732-4 für ein verbessertes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis (SNR; signal-to-noise ratio) und eine verbesserte Winkelauflösung. Die Empfängerschaltung 730 wird weiter unten näher erläutert. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass die Senderschaltung 710 und die Empfängerschaltung 730 integriert oder separat implementiert sein können und digitale und analoge Schaltungskomponenten umfassen können, die in FMCW-Radar-Sendeempfängern verwendet werden, umfassend, aber nicht beschränkt auf, z. B. Basisbandschaltungen, Mischerstufen, HF-Schaltungen, Digital-zu-Analog-Wandler (DACs; Digital-to-Analog Converters), Analog-zu-Digital-Wandler (ADCs; Analog-to-Digital Converters), Verstärker, Antennen und Ähnliches.The MIMO radar device 700 may optionally additionally include a receiver circuit 730 for receiving reflections of the transmitted FMCW radar signals. The receiver circuit 730 includes at least one Rx channel 732. The at least one Rx channel 732 is designed to receive a received signal corresponding to the reflections of the first sequence of FMCW radar chirps, the second sequence of FMCW radar chirps and a optional third sequence of FMCW radar chirps of the optional third Tx channel 712-3. In the example shown, the receiver circuit 730 includes not only one Rx channel 732, but four Rx channels 732-1, ..., 732-4 for improved signal-to-noise ratio (SNR). ratio) and improved angular resolution. The receiver circuit 730 is explained in more detail below. Those skilled in the art who take advantage of the present disclosure will recognize that the transmitter circuit 710 and the receiver circuit 730 may be integrated or implemented separately and may include, but not include, digital and analog circuit components used in FMCW radar transceivers limited to, e.g. E.g. baseband circuits, mixer stages, RF circuits, digital-to-analog converters (DACs; digital-to-analog converters), analog-to-digital converters (ADCs; analog-to-digital converters), amplifiers, antennas and Similar.

Eine Sequenz 750 von NR FMCW-Radar-Chirps 752 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist in 7B dargestellt. Die dargestellte FMCW-Sequenz kann als gestufte FMCW-Sequenz bezeichnet werden.A sequence 750 of N R FMCW radar chirps 752 according to an embodiment of the present disclosure is shown in FIG 7B shown. The FMCW sequence shown can be referred to as a stepped FMCW sequence.

Bei dem dargestellten Beispiel von 7B unterscheiden sich nicht nur die Start- und/oder Stoppfrequenzen einiger der FMCW-Radar-Chirps 752 der Sequenz 750 voneinander. Die Start- und Stoppfrequenzen jeder der aufeinanderfolgenden NR FMCW-Radar-Chirps 752 der Sequenz 750 sind voneinander verschieden. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, den ersten Tx-Kanal 712-1 derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps 752 der ersten Sequenz 750 um einen vordefinierten Frequenzversatz Δf unterscheiden. Ebenso ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, den zweiten Tx-Kanal 712-2 derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps 752 der zweiten Sequenz 750 um den gleichen vordefinierten Frequenzversatz Δf unterscheiden. Im Falle eines dritten Tx-Kanals 712-3 ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, den dritten Tx-Kanal 712-3 derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von FMCW-Radar-Chirps 752 der dritten Sequenz 750 um denselben vordefinierten Frequenzversatz Δf unterscheiden. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, die jeweiligen Tx-Kanäle 712-1, ..., 712-3 derart zu steuern, dass die Startfrequenz jedes nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps 752-n (n = 2, ..., NR) der jeweiligen Chirp-Sequenz 750 um den vordefinierten Frequenzversatz Δf gegenüber seinem vorhergehenden FMCW-Radar-Chirp 752-(n-1) ansteigt. Somit ist die Startfrequenz fstart,n des n-ten (n = 2, ..., NR) FMCW-Radar-Chirps 752-n der jeweiligen Chirp-Sequenz fstart,n = fstart,1 + (n-1)·Δf, wobei fstart,1 die Startfrequenz des Anfangschirps 752-1 der jeweiligen Chirp-Sequenz bezeichnet. Ebenso ist die Stoppfrequenz fstop,n des n-ten (n = 2, ..., NR) FMCW-Radar-Chirps 752-n der jeweiligen Chirp-Sequenz fstop,n = fstop,i + (n-1)·Δf, wobei fstart,1 die Stoppfrequenz des Anfangschirps 752-1 der jeweiligen Chirp-Sequenz bezeichnet.In the example shown by 7B Not only do the start and/or stop frequencies of some of the FMCW radar chirps 752 of the sequence 750 differ from one another. The start and stop frequencies of each of the successive N R FMCW radar chirps 752 of the sequence 750 are different from each other. In the example shown, the control circuit 720 is designed to control the first Tx channel 712-1 such that the starting frequencies of each subsequent pair of subsequent FMCW radar chirps 752 of the first sequence 750 differ by a predefined frequency offset Δf. Likewise, the control circuit 720 is designed to control the second Tx channel 712-2 such that the starting frequencies of each subsequent pair of subsequent FMCW radar chirps 752 of the second sequence 750 differ by the same predefined frequency offset Δf. In the case of a third Tx channel 712-3, the control circuit 720 is designed to control the third Tx channel 712-3 such that the starting frequencies of each subsequent pair of FMCW radar chirps 752 of the third sequence 750 are by the same predefined frequency offset Δf differ. In the example shown, the control circuit 720 is designed to control the respective Tx channels 712-1, ..., 712-3 such that the starting frequency of each subsequent FMCW radar chirp 752-n (n = 2, .. ., N R ) of the respective chirp sequence 750 increases by the predefined frequency offset Δf compared to its previous FMCW radar chirp 752-(n-1). Thus, the starting frequency f start,n of the nth (n = 2, ..., N R ) FMCW radar chirp 752-n of the respective chirp sequence is f start,n = f start,1 + (n- 1) · Δ f , where f start,1 denotes the start frequency of the initial chirp 752-1 of the respective chirp sequence. Likewise, the stop frequency f stop,n of the nth (n = 2, ..., N R ) FMCW radar chirp 752-n of the respective chirp sequence is f stop,n = f stop,i + (n- 1) · Δf, where f start,1 denotes the stop frequency of the initial chirp 752-1 of the respective chirp sequence.

Bei dem dargestellten Beispiel der gestuften FMCW-Chirp-Sequenz 750 von 7B wird angenommen, dass die Dauer tdwellund die Bandbreite BW für jeden Chirp 752-n (n = 1, ..., NR) der Sequenz 750 identisch sind. So kann mit einem Anstieg der Startfrequenzen zwischen jedem nachfolgenden Paar nachfolgender FMCW-Radar-Chirps 752 um den vordefinierten Frequenzversatz Δf eine Erhöhung einer effektiven Gesamtbandbreite BW der Sequenz 750 im Vergleich zum konventionellen Fall von 6 erhalten werden. Die Erhöhung der effektiven Gesamtbandbreite BW kann (Nr-1)*fR-1)*Δf gegenüber dem konventionellen Fall von 6 sein. Die gestuften FMCW-Chirp-Sequenzen aller Tx-Kanäle 712-1, 712-2, 712-3 können identisch sein und gleichzeitig gesendet werden. Dies bedeutet, dass alle NR Chirps der verschiedenen gestuften FMCW-Radar-Chirp-Sequenzen der verschiedenen Tx-Kanäle gleichzeitig und mit den gleichen ansteigenden jeweiligen Start- und Stoppfrequenzen gesendet werden können.In the example shown, the stepped FMCW chirp sequence 750 from 7B It is assumed that the duration t dwell and the bandwidth BW for each chirp 752-n (n = 1, ..., N R ) of the sequence 750 are identical table are. Thus, with an increase in starting frequencies between each successive pair of subsequent FMCW radar chirps 752 by the predefined frequency offset Δf, an increase in an effective total bandwidth BW of the sequence 750 compared to the conventional case of 6 be received. The increase in the total effective bandwidth BW can be (Nr-1)*f R -1)*Δf compared to the conventional case of 6 be. The stepped FMCW chirp sequences of all Tx channels 712-1, 712-2, 712-3 can be identical and sent simultaneously. This means that all N R chirps of the different stepped FMCW radar chirp sequences of the different Tx channels can be transmitted simultaneously and with the same increasing respective start and stop frequencies.

Bei dem dargestellten Beispiel inkrementiert die Startfrequenz pro jedem Chirp 752 innerhalb der Chirp-Sequenz 750 um Δf Die Anzahl der Abtastungen Nsamples und andere Bedingungen können die gleichen sein wie bei der herkömmlichen FMCW-Wellenform von 6. Die größere effektive Gesamtbandbreite BW der sich ergebenden gestuften FMCW-Wellenform kann zu einer erhöhten Entfernungsauflösung führen. Rmax kann jedoch gleich bleiben, wenn sich die tatsächliche BW pro Chirp 752 nicht ändert.In the example shown, the starting frequency increments by Δf per each chirp 752 within the chirp sequence 750. The number of samples N samples and other conditions may be the same as the conventional FMCW waveform 6 . The larger total effective bandwidth BW of the resulting stepped FMCW waveform can result in increased range resolution. However, R max can remain the same if the actual BW per chirp 752 does not change.

Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass die Startfrequenz auch pro jedem Chirp 752 innerhalb einer Chirp-Sequenz um Δf dekrementieren kann. Bei anderen Beispielen könnte die Startfrequenz nur bei jedem zweiten Chirp innerhalb einer Chirp-Sequenz inkrementieren oder dekrementieren. Es sind zahlreiche Variationen denkbar, um eine größere effektive Gesamtbandbreite BW der Chirp-Sequenz im Vergleich zu dem konventionellen Fall zu erreichen. Ausführungsbeispiele sind nicht auf die Chirp-Sequenz 750 des Beispiels aus 7B beschränkt.Those skilled in the art, taking advantage of the present disclosure, will recognize that the starting frequency may also decrement by Δf for each chirp 752 within a chirp sequence. In other examples, the starting frequency could only increment or decrement every other chirp within a chirp sequence. Numerous variations are conceivable in order to achieve a larger effective total bandwidth BW of the chirp sequence compared to the conventional case. Embodiments do not rely on the chirp sequence 750 of the example 7B limited.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung können die gestuften FMCW-Wellenformen oder Sequenzen der Mehrzahl von Tx-Kanälen 712-1, ..., 712-3 mit einem vordefinierten DDM-Schema zur Tx-Kanaltrennung an der Empfangsseite kombiniert werden. Zu diesem Zweck kann die Steuerschaltung 720 (umfassend jeweilige Phasenschieber 722) ausgebildet sein, jedem Tx-Kanal 712-1, 712-2 und 712-3 eine einmalige Sequenz von Phasen zuzuweisen, die auf die jeweilige Sequenz von FMCW-Chirps des jeweiligen Tx-Kanals angewendet wird. Die Phasen für die jeweilige einmalige Sequenz von Phasen für jeden Tx-Kanal können im Allgemeinen aus einem M-ären Phasenmodulationsalphabet ausgewählt werden, wobei M ≥ 2 eine Ganzzahl ist. M = 2 würde ein binäres Phasenmodulationsalphabet bedeuten, z. B. mit den Phasen 0° und 180°,oder 45° und 225°, oder 90° und 270°, usw. M = 4 würde ein quaternäres Phasenmodulationsalphabet bedeuten, z. B. mit den Phasen 0°, 90°, 180° und 270°. Je höher M, desto mehr Tx-Kanäle können getrennt werden. Eine Sequenz von Phasen, die auf eine Chirp-Sequenz angewendet wird, kann auch als Phasenmodulationsvektor bezeichnet werden.According to the present disclosure, the stepped FMCW waveforms or sequences of the plurality of Tx channels 712-1, ..., 712-3 may be combined with a predefined DDM scheme for Tx channel separation at the receiving side. For this purpose, the control circuit 720 (comprising respective phase shifters 722) may be configured to assign each Tx channel 712-1, 712-2 and 712-3 a unique sequence of phases that correspond to the respective sequence of FMCW chirps of the respective Tx channel is applied. The phases for the respective unique sequence of phases for each Tx channel can generally be selected from an M-ary phase modulation alphabet, where M ≥ 2 is an integer. M = 2 would mean a binary phase modulation alphabet, e.g. B. with phases 0° and 180°, or 45° and 225°, or 90° and 270°, etc. M = 4 would mean a quaternary phase modulation alphabet, e.g. B. with the phases 0°, 90°, 180° and 270°. The higher M, the more Tx channels can be separated. A sequence of phases applied to a chirp sequence can also be called a phase modulation vector.

Bei einem Ausführungsbeispiel können drei Tx-Kanäle 712-1, 712-2 und 712-3 durch Verwendung eines DDM-Schemas mit einem binären Phasenmodulationsalphabet (d. h. M = 2) getrennt werden. Ein Beispiel des DDM-Schemas für die jeweiligen Chirp-Sequenzen der drei Tx-Kanäle 712-1, 712-2 und 712-3 ist in 8 dargestellt.In one embodiment, three Tx channels 712-1, 712-2 and 712-3 may be separated using a DDM scheme with a binary phase modulation alphabet (ie, M = 2). An example of the DDM scheme for the respective chirp sequences of the three Tx channels 712-1, 712-2 and 712-3 is shown in 8th shown.

In 8A wird die frequenzgestufte FMCW-Chirp-Sequenz 750 wiederholt, die gleichzeitig von allen Tx-Kanälen 712-1, 712-2 und 712-3 gesendet wird. Die jeweiligen Sequenzen von FMCW-Radar-Chirps umfassen jeweils NR Chirps, wobei eine Chirp-Startfrequenz durch Δf Chirp für Chirp erhöht wird, während einzelne Chirp-Bandbreiten BW während der jeweiligen Sequenzen unverändert (konstant) bleiben. Die erreichbare Entfernungsauflösung verbessert sich damit auf R res = c / ( 2 * BW * Δ f * ( N R 1 ) ) .

Figure DE102022106791A1_0003
In 8A The frequency stepped FMCW chirp sequence 750 is repeated, which is transmitted simultaneously from all Tx channels 712-1, 712-2 and 712-3. The respective sequences of FMCW radar chirps each comprise N R chirps, where a chirp start frequency is increased by Δf chirp for chirp, while individual chirp bandwidths BW remain unchanged (constant) during the respective sequences. The achievable distance resolution thus improves R res = c / ( 2 * BW * Δ f * ( N R 1 ) ) .
Figure DE102022106791A1_0003

8B veranschaulicht eine Beispielkonfiguration der jeweiligen Phasenschieber 722-1, 722-2 und 722-3 für die Tx-Kanäle 712-1, 712-2 und 712-3. Die Steuerschaltung 720 ist ausgebildet, den FMCW-Chirps der ersten Chirp-Sequenz des ersten Tx-Kanals 712-1 (Tx1) eine (einzelne) erste Phase φ1 zuzuweisen. Bei dem gezeigten Beispiel ist die erste Phase φ1 0°. Alle NR gestuften FMCW-Chirps 752-n (n = 1, ..., NR) der ersten Chirp-Sequenz werden mit der ersten Phase φ1 gesendet. Der 1 × NR Phasenmodulationsvektor für den ersten Tx-Kanal 712-1 (Txl) kann somit [φ1, φ1, φ1, φ1, ..., φ1, φ1] sein. 8B illustrates an example configuration of the respective phase shifters 722-1, 722-2 and 722-3 for the Tx channels 712-1, 712-2 and 712-3. The control circuit 720 is designed to assign a (single) first phase φ 1 to the FMCW chirps of the first chirp sequence of the first Tx channel 712-1 (Tx1). In the example shown, the first phase is φ 1 0°. All N R stepped FMCW chirps 752-n (n = 1, ..., N R ) of the first chirp sequence are sent with the first phase φ 1 . The 1 × N R phase modulation vector for the first Tx channel 712-1 (Txl) can thus be [φ 1 , φ 1 , φ 1 , φ 1 , ..., φ 1 , φ 1 ].

Die Steuerschaltung 720 ist ferner ausgebildet, die erste Phase φ1 und eine zweite Phase φ2 den FMCW-Chirps der zweiten Sequenz des zweiten Tx-Kanals 712-2 (Tx2) zuzuweisen. Bei dem in 8B dargestellten Beispiel ist die zweite Phase φ2180°. Eine zeitliche Reihenfolge der ersten Phase φ1 und der zweiten Phase φ2 ist spezifisch für den zweiten Tx-Kanal 712-2. Zum Beispiel wird jeder ungerade FMCW-Chirp der zweiten Chirp-Sequenz mit der ersten Phase φ1 gesendet. Jeder geradzahlige FMCW-Chirp der zweiten Chirp-Sequenz wird mit der zweiten Phase φ2gesendet. Dies kann auch umgekehrt der Fall sein. Daher haben die gleichzeitig gesendeten FMCW-Chirps der ersten und zweiten Sequenz vorbestimmte Phasendifferenzen, die eine erste vorbestimmte Phasendifferenz Δφ1 und eine zweite vorbestimmte Phasendifferenz Δφ2 umfassen. Bei dem gezeigten Beispiel ist die erste vorbestimmte Phasendifferenz Δφ1 0° und die zweite vorbestimmte Phasendifferenz Δφ2 ist 180°. Es sind jedoch auch andere erste und zweite vorbestimmte Phasendifferenzen Δφ1, Δφ2 bei anderen Ausführungsbeispielen möglich. Der 1 × NR Phasenmodulationsvektor für den zweiten Tx-Kanal 712-2 (Tx2) kann somit [φ1, φ2, φ1, φ2, ..., φ1, φ2] sein.The control circuit 720 is further designed to assign the first phase φ 1 and a second phase φ 2 to the FMCW chirps of the second sequence of the second Tx channel 712-2 (Tx2). At the in 8B The example shown is the second phase φ 2 180°. A temporal order of the first phase φ 1 and the second phase φ 2 is specific to the second Tx channel 712-2. For example, every odd FMCW chirp of the second chirp sequence is sent with the first phase φ 1 . Any even numbered FMCW chirp of the second Chirp sequence is sent with the second phase φ 2 . This can also be the case the other way around. Therefore, the simultaneously transmitted FMCW chirps of the first and second sequences have predetermined phase differences, which include a first predetermined phase difference Δφ 1 and a second predetermined phase difference Δφ 2 . In the example shown, the first predetermined phase difference Δφ 1 is 0° and the second predetermined phase difference Δφ 2 is 180°. However, other first and second predetermined phase differences Δφ 1 , Δφ 2 are also possible in other exemplary embodiments. The 1 × N R phase modulation vector for the second Tx channel 712-2 (Tx2) can thus be [φ 1 , φ 2 , φ 1 , φ 2 , ..., φ 1 , φ 2 ].

Die Steuerschaltung 720 ist ferner ausgebildet, die erste Phase φ1 und die zweite Phase φ2 den FMCW-Chirps der dritten Sequenz des dritten Tx-Kanals 712-3 (Tx3) zuzuweisen. Auch hier ist eine zeitliche Reihenfolge der ersten Phase φ1 und der zweiten Phase φ2spezifisch für den dritten Tx-Kanal 712-3 und unterscheidet sich von der zeitlichen Reihenfolge der ersten Phase und der zweiten Phase für den zweiten Tx-Kanal 712-2. Zum Beispiel werden der erste und der zweite FMCW-Chirp der dritten Chirp-Sequenz mit der ersten Phase φ1 gesendet. Der dritte und der vierte FMCW-Chirp der dritten Chirp-Sequenz werden mit der zweiten Phase φ2 gesendet. Der fünfte und der sechste FMCW-Chirp der dritten Chirp-Sequenz werden mit der ersten Phase φ1 gesendet. Der siebte und der achte FMCW-Chirp der dritten Chirp-Sequenz werden mit der zweiten Phase φ2 gesendet usw. Der 1 × NR Phasenmodulationsvektor für den dritten Tx-Kanal 712-3 (Tx3) kann somit [φ1, φ1, φ2, φ2, φ1, φ1, φ2, φ2, ..., φ1, φ1, φ2, φ2] sein.The control circuit 720 is further designed to assign the first phase φ 1 and the second phase φ 2 to the FMCW chirps of the third sequence of the third Tx channel 712-3 (Tx3). Here too, a temporal order of the first phase φ 1 and the second phase φ 2 is specific to the third Tx channel 712-3 and differs from the temporal order of the first phase and the second phase for the second Tx channel 712-2 . For example, the first and second FMCW chirps of the third chirp sequence are transmitted with the first phase φ 1 . The third and fourth FMCW chirps of the third chirp sequence are transmitted with the second phase φ 2 . The fifth and sixth FMCW chirps of the third chirp sequence are transmitted with the first phase φ 1 . The seventh and eighth FMCW chirps of the third chirp sequence are transmitted with the second phase φ 2 etc. The 1 × N R phase modulation vector for the third Tx channel 712-3 (Tx3) can thus be [φ 1 , φ 1 , φ 2 , φ 2 , φ 1 , φ 1 , φ 2 , φ 2 , ..., φ 1 , φ 1 , φ 2 , φ 2 ].

Bei dem dargestellten Beispiel von 8B ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase φ1 (0°) gesendet werden, die erste Phase φ1 (0°)einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase φ2(180°) einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz zuzuweisen. Ferner ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, während vier aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase φ1 (0°)gesendet werden, die erste Phase φ1 (0°)zwei aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zuzuweisen, gefolgt von der zweiten Phase φ2(180°), die zwei weiteren aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zugewiesen wird.In the example shown by 8B the control circuit 720 is formed while transmitting two consecutive FMCW chirps of the first sequence with the first phase φ 1 (0°), the first phase φ 1 (0°) a first FMCW chirp of the second sequence and the second phase φ 2 (180°) to a subsequent second FMCW chirp of the second sequence. Furthermore, the control circuit 720 is designed to assign the first phase φ 1 ( 0°) to two consecutive FMCW radar chirps of the third sequence, followed by the second phase φ 2 (180°), which is assigned to two more consecutive FMCW radar chirps of the third sequence.

Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass es nicht erforderlich ist, dass die erste Phase φ1 0° ist. Stattdessen könnte es ein beliebiger Phasenwert φ sein. Dann könnte die zweite Phase φ2z. B. auf φ+180° gewählt werden. Es ist nicht erforderlich, dass eine Phasendifferenz zwischen der ersten und der zweiten Phase unbedingt 180° ist. Andere Werte sind ebenfalls möglich.Those skilled in the art who will benefit from the present disclosure will recognize that it is not necessary for the first phase φ 1 0°. Instead it could be any phase value φ. Then the second phase φ 2 could z. B. can be selected to φ+180°. It is not necessary that a phase difference between the first and second phases is necessarily 180°. Other values are also possible.

Wie bereits erwähnt, kann die in 7 gezeigte MIMO-Radarvorrichtung 700 auch eine (monostatische oder bistatische) Empfängerschaltung 730 zum Empfangen von Reflexionen der gesendeten DDM-MIMO-Wellenformen umfassen. Die Empfängerschaltung 730 umfasst zumindest einen Rx-Kanal 732-1 (umfassend eine Rx-Antenne sowie analoge und digitale Rx-Schaltungen). Typischerweise umfasst die Empfängerschaltung 730 eine Mehrzahl von Rx-Kanälen 732-1, 732-2, ..., 732-NRx. Bei dem dargestellten Beispiel ist NRx = 4, was zu einem virtuellen Array von 12 Antennenelementen führt. Für hochauflösende Radarvorrichtungen wäre z. B. eine Kombination von NTx = 3 Tx-Kanälen und NRx = 16 Rx-Kanälen denkbar, was zu einem virtuellen Array von 48 Antennenelementen führt.As already mentioned, the in 7 MIMO radar device 700 shown also includes a (monostatic or bistatic) receiver circuit 730 for receiving reflections of the transmitted DDM-MIMO waveforms. The receiver circuit 730 includes at least one Rx channel 732-1 (including an Rx antenna and analog and digital Rx circuits). Typically, the receiver circuit 730 includes a plurality of Rx channels 732-1, 732-2, ..., 732-NRx. In the example shown, N Rx = 4, resulting in a virtual array of 12 antenna elements. For high-resolution radar devices, e.g. B. a combination of N Tx = 3 Tx channels and N Rx = 16 Rx channels is conceivable, which leads to a virtual array of 48 antenna elements.

Die Empfängerschaltung 730 ist ausgebildet, über den Rx-Kanal 732-n (n = 1, ..., NRx) ein jeweiliges Rx-Signal zu empfangen, das einer Überlagerung von Reflexionen der ersten Sequenz von FMCW-Radarchirps (von Tx1), der zweiten Sequenz von FMCW-Radarchirps (von Tx2) und der dritten Sequenz von FMCW-Radarchirps (von Tx3) entspricht. Die folgende Empfangsprozedur wird für einen Rx-Kanal 732 beschrieben. Dies kann jedoch auf eine Mehrzahl von Rx-Kanälen für die virtuelle Array-Synthese angewendet werden.The receiver circuit 730 is designed to receive a respective Rx signal via the Rx channel 732-n (n = 1, ..., N Rx ), which is a superposition of reflections of the first sequence of FMCW radar chirps (of Tx1). , the second sequence of FMCW radar chirps (from Tx2) and the third sequence of FMCW radar chirps (from Tx3). The following reception procedure is described for an Rx channel 732. However, this can be applied to a plurality of Rx channels for virtual array synthesis.

Wie in dem beispielhaften Rx-Prozess 900 von 9 gezeigt, kann nach der Analog-zu-Digital-Wandlung (ADC) (siehe 902) des empfangenen Radarsignals eine jeweilige Entfernungs-FFT (über schnelle Zeit) durchgeführt werden (siehe 904). Das heißt, in Schritt 904 kann die Empfängerschaltung 730 ausgebildet sein, (für jeden Rx-Kanal) eine Entfernungs-FFT (über schnelle Zeit) des jeweiligen Empfangssignals durchzuführen, um eine Mehrzahl von Entfernungs-Bins zu erzeugen, die dem jeweiligen Rx-Kanal und der Mehrzahl von Tx-Kanälen zugeordnet sind. Entfernungs-FFTs sind dem Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, allgemein bekannt.As in the example Rx process 900 from 9 shown, after analog-to-digital conversion (ADC) (see 902) of the received radar signal, a respective range FFT (over fast time) may be performed (see 904). That is, in step 904, the receiver circuit 730 may be configured to perform (for each Rx channel) a range FFT (over fast time) of the respective received signal to generate a plurality of range bins corresponding to the respective Rx channel and assigned to the plurality of Tx channels. Ranging FFTs are well known to those skilled in the art who will benefit from the present disclosure.

Nachdem die Entfernungs-Bins durch die Entfernungs-FFT erzeugt wurden, kann eine Doppler-FFT (über langsame Zeit) unter Verwendung der zuvor erhaltenen Entfernungs-Bins durchgeführt werden, um eine Mehrzahl von Doppler-Bins zu erzeugen, die Geschwindigkeitsinformation umfassen (siehe Schritt 906). Doppler-FFTs sind dem Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, allgemein bekannt. Nach der Durchführung der Doppler-FFT stehen kombinierte 2D-Entfernungs-/Doppler-KartenDaten für die Mehrzahl von Tx-Kanälen (Tx1 - Tx3) zur Verfügung. Für jeden Rx-Kanal kann eine jeweilige kombinierte 2D-Entfernungs-/Doppler-Karte erhalten werden.After the range bins are generated by the range FFT, a Doppler FFT (over slow time) can be performed using the previously obtained range bins to to generate a plurality of Doppler bins that include velocity information (see step 906). Doppler FFTs are well known to those skilled in the art who will benefit from the present disclosure. After performing Doppler FFT, combined 2D range/Doppler map data is available for the majority of Tx channels (Tx1 - Tx3). A respective combined 2D range/Doppler map can be obtained for each Rx channel.

Wenn mehr als ein Rx-Kanal verwendet wird, kann die Detektionswahrscheinlichkeit durch Summierung oder Integration der 2D-Entfernungs-/Doppler-Kartendaten aller Rx-Kanäle verbessert werden. So kann beispielsweise eine nichtkohärente Integration (NCI; noncoherent integration) der verfügbaren Entfernungs-/Doppler-Karten durchgeführt werden (siehe Schritt 908). Um eine 2D-Entfernungs-/Doppler-Referenzkarte zu erhalten, können adaptive Schwellenwert- und Spitzendetektionsalgorithmen wie die Constant False Alarm Rate- (CFAR-) Verarbeitung oder die Space-Time Adaptive- (STAP-) Verarbeitung verwendet werden, um den Effekt von Clutter abzuschwächen (siehe 910, 912). Die verbleibenden Spitzen (oberhalb eines bestimmten Signalschwellenwerts) in der 2D-Entfernungs-/Doppler-Referenzkarte können Ziele identifizieren und eine jeweilige Distanz (R) des Ziels von der MIMO-Radarvorrichtung 700 anzeigen.When more than one Rx channel is used, the detection probability can be improved by summing or integrating the 2D range/Doppler map data from all Rx channels. For example, noncoherent integration (NCI) of the available range/Doppler maps may be performed (see step 908). To obtain a 2D range/Doppler reference map, adaptive threshold and peak detection algorithms such as Constant False Alarm Rate (CFAR) processing or Space-Time Adaptive (STAP) processing can be used to reduce the effect of to mitigate clutter (see 910, 912). The remaining peaks (above a certain signal threshold) in the 2D range/Doppler reference map may identify targets and indicate a respective distance (R) of the target from the MIMO radar device 700.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Doppler-Bins, die einem Entfernungs-Bin der 2D-Entfernungs-/Doppler-Referenzkarte zugeordnet sind, aufgrund des vordefinierten DDM-Schemas immer noch mehrdeutig sein können. Entfernungsinformation kann jedoch eindeutig sein. Um eindeutige Doppler- (d.h. Geschwindigkeits-) Information aus der 2D-Entfernungs/Doppler-Referenzkarte zu erhalten, kann die Empfängerschaltung 730 ausgebildet sein, jeden der Tx-Kanäle (Tx1, Tx2, Tx3) basierend auf der Auswertung von Amplituden und/oder gegenseitigen Distanzen einer Mehrzahl von Doppler-Bins (Spitzen) zu identifizieren, die demselben Entfernungs-Bin der 2D-Entfernungs-/Doppler-Referenzkarte für jeden Rx-Kanal zugeordnet sind. Dies kann in Schritt 914 geschehen, der in die Schritte 914-1, 914-2 und 914-3 unterteilt werden kann.It is noted that the Doppler bins associated with a range bin of the 2D range/Doppler reference map may still be ambiguous due to the predefined DDM scheme. However, distance information can be unique. To obtain unique Doppler (i.e., velocity) information from the 2D range/Doppler reference map, the receiver circuit 730 may be configured to evaluate each of the Tx channels (Tx1, Tx2, Tx3) based on evaluation of amplitudes and/or identify mutual distances of a plurality of Doppler bins (peaks) associated with the same range bin of the 2D range/Doppler reference map for each Rx channel. This can be done in step 914, which can be divided into steps 914-1, 914-2 and 914-3.

10 zeigt die Phasenmodulationseffekte entsprechend den verschiedenen Phasenmodulationsvektoren, die für die verschiedenen Tx-Kanäle 712-1, 712-2, 712-3 (Tx1, Tx2, Tx3) verwendet werden. 10 shows the phase modulation effects corresponding to the different phase modulation vectors used for the different Tx channels 712-1, 712-2, 712-3 (Tx1, Tx2, Tx3).

10 zeigt einen Phasenverschiebungseffekt in der Doppler-FFT, der einer Phasendistanz zwischen Elementen der Phasenmodulationsvektoren zugeordnet ist. Als Ergebnis der (anfänglichen) Phasenmodulation einer FMCW-Chirp-Sequenz in einem Tx-Kanal werden ursprüngliche Frequenzindizes (Bins) der Doppler-FFT von Streuungen entsprechend einem in 10 gezeigten Phasenverschiebungseffekt verschoben. Wenn zum Beispiel drei TX-Kanäle mit unterschiedlichen Phasenmodulationsvektoren verwendet werden, gezeigt in 8B, erscheinen vier verschiedene Frequenzindizes (Bins) nach einer Doppler-FFT aus demselben Entfernungs-FFT-Bin. Eine Bin-Distanz zwischen den Doppler-Bins hängt von den Modulationsvektoren der Tx-Kanäle ab. 10 shows a phase shift effect in Doppler FFT associated with a phase distance between elements of the phase modulation vectors. As a result of the (initial) phase modulation of an FMCW chirp sequence in a Tx channel, original frequency indices (bins) of the Doppler FFT of scatters corresponding to an in 10 shown phase shift effect shifted. For example, if three TX channels are used with different phase modulation vectors, shown in 8B , four different frequency indices (bins) appear after a Doppler FFT from the same range FFT bin. A bin distance between the Doppler bins depends on the modulation vectors of the Tx channels.

Bei dem dargestellten Beispiel entspricht der (langsame) Frequenzindex 0 dem Phasenmodulationsvektor des Tx-Kanals Tx1 = [0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°]. Dabei ist die Phasendistanz zwischen benachbarten Elementen des Modulationsvektors 0°. Der (langsame) Frequenzindex -NR/2 entspricht dem Phasenmodulationsvektor des Tx-Kanals Tx2 = [0°, 180°, 0°, 180°, 0°, 180°, 0°, 180°]. Dabei ist die Phasendistanz zwischen benachbarten Elementen des Modulationsvektors 180°. Die (langsamen) Frequenzindizes ±NR/4 entsprechen dem Phasenmodulationsvektor des Tx-Kanals Tx3 = [0°, 0°, 180°, 180°, 0°, 0°, 180°, 180°]. Dabei ist die (durchschnittliche) Phasendistanz zwischen benachbarten Elementen des Modulationsvektors 90°.In the example shown, the (slow) frequency index 0 corresponds to the phase modulation vector of the Tx channel Tx1 = [0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°]. The phase distance between adjacent elements of the modulation vector is 0°. The (slow) frequency index -N R /2 corresponds to the phase modulation vector of the Tx channel Tx2 = [0°, 180°, 0°, 180°, 0°, 180°, 0°, 180°]. The phase distance between adjacent elements of the modulation vector is 180°. The (slow) frequency indices ±N R /4 correspond to the phase modulation vector of the Tx channel Tx3 = [0°, 0°, 180°, 180°, 0°, 0°, 180°, 180°]. The (average) phase distance between neighboring elements of the modulation vector is 90°.

Aus 10 ist ersichtlich, dass Spitzen in den Doppler-Bins von Tx1, Tx2 und Tx 3 (die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind), deren Werte über einem Schwellenwertpegel, dem so genannten CFAR-Schwellenwert, liegen, innerhalb eines (langsamen) Frequenzindexfensters von -NR/2 bis NR/4 auftreten. Wenn der Entfernungs-Bin-Index mit Find bezeichnet wird und der Doppler-Bin-Index der am weitesten links liegenden Spitze mit Sind bezeichnet wird, können die Bin-Positionen der Spitzen in einer Rx-Kanal-spezifischen Entfernungs-/Doppler-Karte beschrieben werden als (Find, Sind) SNAPRX(i)_P1 (Find, mod(Sind+1 *NR/4)), SNAPRx(i)_P2 (Find, mod(Sind+1 *2NR/4)), SNAPRX(i)_P3 (Find, mod(Sind+1*3NR/4)) SNAPRx(i)_P4. Dabei bezeichnet RX(i) den i-ten Rx-Kanal.Out of 10 It can be seen that peaks in the Doppler bins of Tx1, Tx2 and Tx 3 (which are associated with the same range bin) whose values are above a threshold level, called the CFAR threshold, are within a (slow) frequency index window of - N R /2 to N R /4 occur. If the range bin index is denoted F ind and the Doppler bin index of the leftmost peak is denoted S ind , the bin positions of the peaks can be in an Rx channel-specific range/Doppler Map can be described as ( Find , Sind ) SNAP RX(i)_P1 (F ind , mod(S ind +1 *N R /4)), SNAP Rx(i)_P2 (F ind , mod(S ind +1 *2N R /4)), SNAP RX(i)_P3 (F ind , mod(S ind +1*3N R /4)) SNAP Rx(i)_P4 . RX(i) denotes the i-th Rx channel.

Die Doppler-Bin-Fenstergröße, in der Spitzenwerte entsprechend Tx1, Tx2 und Tx3 erwartet werden können, ist also bei dem dargestellten Beispiel 3Nr/4 . Jedes Paar der Spitzen in dem Doppler-Bin-Fenster weist eine Bin-Distanz von NR/4 auf. Somit kann die DDM-Synthese 914 einen Schritt 914-1 der Identifizierung des Doppler-Bin-Fensters durch Paarung von Spitzen in vier Doppler-Bins, die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind, mit einer Doppler-Bin-Distanz von NR/4 zwischen benachbarten Spitzen umfassen. Schritt 914-1 liefert Spitzen-Dopplersignale, die den Tx-Kanälen Tx1, Tx2 und Tx 3 entsprechen.The Doppler bin window size in which peak values corresponding to Tx1, Tx2 and Tx3 can be expected is therefore 3N r /4 in the example shown. Each pair of peaks in the Doppler bin window has a bin distance of N R /4. Thus, the DDM synthesis 914 may include a step 914-1 of identifying the Doppler bin window by pairing peaks in four Doppler bins associated with the same range bin with a Doppler bin distance of N R /4 between adjacent peaks. Step 914-1 provides peak Doppler signals corresponding to Tx channels Tx1, Tx2 and Tx3.

Dann kann die DDM-Synthese 914 einen Schritt 914-2 der Identifizierung des Tx-Kanals Tx3 basierend auf der Auswertung der Spitzenamplituden und der gegenseitigen Distanzen der vier zuvor identifizierten Doppler-Bins umfassen, die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind und sich in dem Doppler-Bin-Fenster von -Nr/2 bis Nr/4 befinden. Wie aus 10 ersichtlich ist, verursacht der dritte Tx-Kanal Tx3 mit dem Phasenmodulationsvektor [0°, 0°, 180°,180°,0°, 0°, 180°,180°] zwei Spitzen in zwei Doppler-Bins ±Nr/4, die NR/2 Doppler-Bins voneinander beabstandet sind. Eine Spitzenamplitude für die Doppler-Bins ±Nr/4 (Tx3) ist geringer (1/sqrt(2)) als diejenigen der Doppler-Bins 0 (Tx1) und -Nr/2 (Tx2). Wenn also unter den vier Doppler-Bins, die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind, Doppler-Bins Nr/2 Bins voneinander beabstandet sind und eine Phasendifferenz von 90° aufweisen, können diese Doppler-Bins als zu dem dritten Tx-Kanal Tx3 mit Phasenmodulationsvektor [0°, 0°, 180°,180°,0°, 0°, 180°,180°] gehörend identifiziert werden. Optional kann die niedrigere Amplitude der Doppler-Bins zusätzlich zur Identifizierung des dritten Tx-Kanals Tx3 verwendet werden. Nachdem der Tx-Kanal Tx3 identifiziert wurde, kann die DDM-Synthese 914 die Identifizierung der Tx-Kanäle Tx1 und Tx2 in Schritt 914-2 basierend auf relativen Positionen der verbleibenden Doppler-Bins (Spitzen) und/oder ihrer Amplituden umfassen. Zum Beispiel kann eine Spitze, die mittig zwischen den dem TX-Kanal Tx3 zugeordneten Doppler-Bins ist, dem (unmodulierten) TX-Kanal Tx1 zugeordnet werden. Die verbleibende vierte Spitze bei -NR/2 gehört dann zu Tx-Kanal Tx2. Daher kann die Empfängerschaltung 730 ausgebildet sein, einen Ersten (z. B. Tx3) der Mehrzahl von Tx-Kanälen basierend auf einem Paar von Doppler-Bins mit einer vorbestimmten Bin-Distanz (z. B. NR/2) und einer vorbestimmten Phasendifferenz (z. B. 90°) zu identifizieren, die dem vordefinierten DDM-Schema zugeordnet sind. Ihre Amplituden können niedriger sein als Doppler-Bins, die anderen Tx-Kanälen (z. B. Tx1, Tx2) entsprechen. Zumindest ein Zweiter der Mehrzahl von Tx-Kanälen kann basierend auf Positionen der verbleibenden Doppler-Bins, die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind, relativ zu den Bin-Positionen des zuerst identifizierten Paares von Doppler-Bins identifiziert werden. Die verbleibenden Doppler-Bins können höhere Amplituden als die übrigen Doppler-Bins aufweisen. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass das Doppler-Bin-Fenster und die Positionen der Bins innerhalb des Fensters in Abhängigkeit von den eingesetzten Phasenmodulationsvektoren variieren können.Then, the DDM synthesis 914 may include a step 914-2 of identifying the Tx channel Tx3 based on the evaluation of the peak amplitudes and the mutual distances of the four previously identified Doppler bins associated with the same range bin and located in the Doppler -Bin window from -N r /2 to N r /4. How out 10 As can be seen, the third Tx channel Tx3 with the phase modulation vector [0°, 0°, 180°,180°,0°, 0°, 180°,180°] causes two peaks in two Doppler bins ±N r /4 , the N R /2 Doppler bins are spaced apart. A peak amplitude for the Doppler bins ±N r /4 (Tx3) is less (1/sqrt(2)) than those of the Doppler bins 0 (Tx1) and -N r /2 (Tx2). Thus, among the four Doppler bins assigned to the same range bin, Doppler bins N r /2 bins are spaced apart and have a phase difference of 90°, these Doppler bins can be considered as belonging to the third Tx channel Tx3 Phase modulation vector [0°, 0°, 180°,180°,0°, 0°, 180°,180°] can be identified. Optionally, the lower amplitude of the Doppler bins can also be used to identify the third Tx channel Tx3. After the Tx channel Tx3 is identified, the DDM synthesis 914 may include identifying the Tx channels Tx1 and Tx2 in step 914-2 based on relative positions of the remaining Doppler bins (peaks) and/or their amplitudes. For example, a peak centered between the Doppler bins associated with the TX channel Tx3 may be associated with the (unmodulated) TX channel Tx1. The remaining fourth peak at -N R /2 then belongs to Tx channel Tx2. Therefore, the receiver circuit 730 may be configured to select a first (e.g., Tx3) of the plurality of Tx channels based on a pair of Doppler bins with a predetermined bin distance (e.g., N R /2) and a predetermined Identify phase difference (e.g. 90°) associated with the predefined DDM scheme. Their amplitudes may be lower than Doppler bins corresponding to other Tx channels (e.g. Tx1, Tx2). At least a second of the plurality of Tx channels may be identified based on positions of the remaining Doppler bins associated with the same range bin relative to the bin positions of the first identified pair of Doppler bins. The remaining Doppler bins can have higher amplitudes than the remaining Doppler bins. Those skilled in the art, taking advantage of the present disclosure, will recognize that the Doppler bin window and the positions of the bins within the window may vary depending on the phase modulation vectors employed.

Unter einer (anderen) Annahme, dass die Spitzen SNAPRX(i) P1 und SNAPRX(i) P3 dem Tx-Kanal Tx3 entsprechen, SNAPRX(i) P2 dem Tx-Kanal Tx1 entspricht und SNAPRX(i) P4 dem Tx-Kanal Tx2 entspricht, kann die Tx-Kanal-Identifizierung für alle Rx-Kanäle RX(1) bis RX(4) gemäß dem folgenden Pseudocode implementiert werden:

Figure DE102022106791A1_0004
Under a (different) assumption that the peaks SNAP RX(i) P1 and SNAP RX(i) P3 correspond to the Tx channel Tx3, SNAP RX(i) P2 corresponds to the Tx channel Tx1 and SNAP RX(i) P4 to that Tx channel corresponds to Tx2, the Tx channel identification for all Rx channels RX(1) to RX(4) can be implemented according to the following pseudocode:
Figure DE102022106791A1_0004

Nachdem alle Tx-Kanäle Tx1, Tx2, Tx3 identifiziert worden sind, kann die DDM-Synthese 914 einen Schritt 914-3 zur Bestimmung von Entfernung und Geschwindigkeit für alle Tx-Kanäle Tx1, Tx2, Tx3 von der/den Spitze(n) umfassen, die dem nicht-modulierten Tx-Kanal (hier: Tx1) zugeordnet sind.After all Tx channels Tx1, Tx2, Tx3 have been identified, the DDM synthesis 914 may include a step 914-3 to determine distance and velocity for all Tx channels Tx1, Tx2, Tx3 from the tip(s). , which are assigned to the non-modulated Tx channel (here: Tx1).

In Schritt 916 kann eine virtuelle Array-Synthese durchgeführt werden, indem die Ergebnisse der vorherigen Schritte für alle Rx-Kanäle kombiniert werden. Auf diese Weise können Entfernungs-/Doppler-Kartendaten für jedes Tx-Rx-Kanalpaar erzeugt werden.In step 916, virtual array synthesis may be performed by combining the results of the previous steps for all Rx channels. In this way, range/Doppler map data can be generated for each Tx-Rx channel pair.

Mit den bisher erhaltenen Ergebnissen kann die Winkelberechnung 918 durch DoA- (Ankunftsrichtung-) Verarbeitung über das virtuelle Array umfassend jedes Tx-Rx-Kanalpaar durchgeführt werden. Die DoA-Verarbeitung kann durch die Durchführung einer 3. FFT (Winkel-FFT) über alle Antennen eines virtuellen Arrays hinweg erfolgen. Hier kann Phaseninformation der detektierten Spitzen in den Entfernungs-/Doppler-Karten verwendet werden.With the results obtained so far, the angle calculation 918 can be performed by DoA (direction of arrival) processing over the virtual array including each Tx-Rx channel pair. DoA processing can be done by performing a 3rd FFT (angular FFT) across all antennas of a virtual array. Here phase information of the detected peaks can be used in the range/Doppler maps.

Wie in 11 (rechts) gezeigt, können Ausführungsbeispiele eine verbesserte Entfernungsauflösung erreichen, die die Identifizierung verschiedener Ziele ermöglicht, bei denen herkömmliche Lösungen Ziele nicht unterscheiden konnten. Die Entfernungsauflösung der Ausführungsbeispiele kann Rres = c / (2*BW*Δf*k(NR-1)) sein, während die herkömmliche Entfernungsauflösung Rres = c / (2*BW) ist.As in 11 (right), embodiments can achieve improved range resolution, enabling identification of different targets where traditional solutions could not distinguish targets. The range resolution of the embodiments may be R res = c / (2*BW*Δf* k (N R -1)), while the conventional range resolution is R res = c / (2*BW).

Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.The aspects and features mentioned and described together with one or more of the previously detailed examples and figures may also be combined with one or more of the other examples to replace a like feature of the other example or to incorporate the feature into the other Introduce an additional example.

Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der vorangehenden Verfahren aufweist, sein oder sich auf ein solches beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, vorangehend beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeicherungsvorrichtungen, wie beispielsweise Digitaldatenspeicherungsmedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeicherungsvorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speicherungsmedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeicherungsmedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der vorangehend beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs; (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA; (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der vorangehend beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.Examples may further include or relate to a computer program that includes program code for executing one or more of the foregoing methods when the computer program is executed on a computer or processor. Steps, operations, or processes of various methods described above may be performed by programmed computers or processors. Examples may also cover program storage devices, such as digital data storage media, that are machine, processor, or computer readable and encode machine-executable, processor-executable, or computer-executable programs of instructions. The instructions perform or cause to be performed some or all of the steps in the procedures described above. The program storage devices can e.g. B. include or be digital storage, magnetic storage media such as magnetic disks and magnetic tapes, hard disk drives or optically readable digital data storage media. Further examples may also include computers, processors or control units that are programmed to carry out the steps of the methods described above, or (field) programmable logic arrays ((F)PLAs; (field) programmable logic arrays). Cover gate arrays ((F)PGA; (Field) Programmable Gate Arrays) programmed to carry out the steps of the methods described above.

Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Ferner sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur darstellenden Zwecken dienen, um den Leser bei dem Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle Aussagen hierin über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben sollen deren Entsprechungen umfassen.The description and drawings represent only the principles of the disclosure. Furthermore, all examples listed here are expressly intended to serve illustrative purposes only to assist the reader in understanding the principles of the disclosure and the concepts contributed by the inventor(s) to the further development of the technology. All statements herein regarding principles, aspects, and examples of the revelation, as well as specific examples thereof, are intended to include their equivalents.

Ein als „Mittel für...“ bezeichneter Funktionsblock, der eine bestimmte Funktion ausführt, kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. eine Vorrichtung oder eine Schaltung, die ausgebildet ist für oder geeignet ist für die jeweilige Aufgabe.A functional block that performs a specific function, referred to as a "means for...", may refer to a circuit that is designed to perform a specific function. Thus, a “means for something” can be implemented as a “means designed for or suitable for something”, e.g. B. a device or a circuit that is designed for or suitable for the respective task.

Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente umfassend irgendwelche als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichnete Funktionsblöcke können in Form dedizierter Hardware, z. B. „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausführung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor- (DSP-; Digital Signal Processor) Hardware, Netzwerkprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), Nurlesespeicher (ROM; Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM; Random Access Memory) und nichtflüchtige Speicherung (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch umfasst sein.Functions of various elements shown in the figures, including any functional blocks referred to as "means", "means for providing a signal", "means for generating a signal", etc., may be in the form of dedicated hardware, e.g. B. "a signal provider", "a signal processing unit", "a processor", "a controller" etc. as well as implemented as hardware capable of executing software in conjunction with associated software. When provided by a processor, the functions may be provided by a single dedicated processor, by a single shared processor, or by a plurality of individual processors, some or all of which may be shared. However, the term "processor" or "controller" is far from limited to hardware capable of executing software only, but can include digital signal processor (DSP) hardware, network processor, application specific integrated circuit (ASIC). ), field programmable gate array (FPGA), read only memory (ROM) for storing software, random access memory (RAM), and nonvolatile storage. Other hardware, conventional and/or custom, may also be included.

Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein detailliertes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und Ähnliches verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch eine Vorrichtung implementiert werden, die ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.For example, a block diagram may represent a detailed circuit diagram that implements the principles of the disclosure. Similarly, a flowchart, a sequence diagram, a state transition diagram, pseudocode, and the like may represent various processes, operations, or steps, for example, represented substantially in a computer-readable medium and so executed by a computer or processor, regardless of whether such Computer or processor is explicitly shown. Methods disclosed in the specification or claims may be implemented by an apparatus having means for carrying out each of the respective steps of these methods.

Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen eine einzelne Handlung, Funktion, Prozess, Operation oder Schritt jeweils mehrere Teilhandlungen, -funktionen, -prozesse, - operationen oder -schritte umfassen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können umfasst sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.It is to be understood that the disclosure of several steps, processes, operations or functions disclosed in the specification or claims should not be construed as being in the particular order unless explicitly or implicitly stated otherwise, e.g. B. for technical reasons. Therefore, the disclosure of multiple steps or functions does not limit them to a particular order, unless these steps or functions are not interchangeable for technical reasons. Further, in some examples, a single act, function, process, operation, or step may each include multiple sub-acts, functions, processes, operations, or -comprise steps and/or be broken down into the same. Such sub-steps may be included and be part of the disclosure of this individual step, provided they are not explicitly excluded.

Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Obwohl jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für irgendeinen anderen unabhängigen Anspruch umfasst sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.Furthermore, the following claims are hereby incorporated into the Detailed Description, where each claim may stand on its own as a separate example. Although each claim can stand on its own as a separate example, it should be noted that - although a dependent claim may refer to a particular combination with one or more other claims in the claims - other examples also include a combination of the dependent claim with the subject matter of each may include other dependent or independent claims. Such combinations are explicitly suggested here, unless it is stated that a particular combination is not intended. Furthermore, features of a claim should also be included for any other independent claim, even if that claim is not made directly dependent on the independent claim.

Claims (21)

Eine MIMO-Radarvorrichtung (700), umfassend: eine Senderschaltung (710) umfassend eine Mehrzahl von Sendekanälen (712); wobei die Senderschaltung (710) ausgebildet ist über einen ersten Sendekanal (712-1) eine erste Sequenz von FMCW-Radar-Chirps derart zu senden, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz voneinander verschieden sind, über einen zweiten Sendekanal (712-2; 712-3) eine zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps zu senden, wobei die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz voneinander verschieden sind, wobei die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig gesendet werden; und eine Steuerschaltung (720), die ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal (712-1; 712-2) zu steuern, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-, DDM-, Schema einzustellen.A MIMO radar device (700) comprising: a transmitter circuit (710) comprising a plurality of transmission channels (712); wherein the transmitter circuit (710) is formed to send a first sequence of FMCW radar chirps via a first transmission channel (712-1) such that the start and / or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the first sequence are different from one another, to transmit a second sequence of FMCW radar chirps via a second transmission channel (712-2; 712-3), wherein the start and / or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the second sequence are different from one another , wherein the first and second sequences of FMCW radar chirps are transmitted simultaneously; and a control circuit (720) configured to control the first and second transmission channels (712-1; 712-2) to phase the FMCW radar chirps of the first sequence and the second sequence according to a predefined Doppler division Multiplex, DDM, scheme to set. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal (712-1; 712-2) derart zu steuern, dass die jeweiligen FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz zumindest eines umfassen von: einer gleichen jeweiligen Dauer, oder einer gleichen jeweiligen Bandbreite zwischen der jeweiligen Start- und Stoppfrequenz.The MIMO radar device (700) according to Claim 1 , wherein the control circuit (720) is designed to control the first and second transmission channels (712-1; 712-2) such that the respective FMCW radar chirps of the first and second sequences include at least one of: the same respective duration, or an equal respective bandwidth between the respective start and stop frequencies. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz um einen vordefinierten Frequenzversatz unterscheiden und sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz um den vordefinierten Frequenzversatz unterscheiden.The MIMO radar device (700) according to one of the preceding claims, wherein the control circuit (720) is adapted to control the first and second transmission channels such that the starting frequencies of each subsequent pair of subsequent FMCW radar chirps of the first sequence differ a predefined frequency offset and the start frequencies of each subsequent pair of subsequent FMCW radar chirps of the second sequence differ by the predefined frequency offset. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz um den vordefinierten Frequenzversatz ansteigen oder abfallen.The MIMO radar device (700) according to Claim 3 , wherein the control circuit (720) is configured to control the first and second transmission channels such that the starting frequencies of each subsequent pair of subsequent FMCW radar chirps of the first and second sequences increase or decrease by the predefined frequency offset. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass die jeweiligen gleichzeitigen FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz die gleiche Start- und Stoppfrequenz aufweisen.The MIMO radar device (700) according to one of the preceding claims, wherein the control circuit (720) is adapted to control the first and second transmission channels such that the respective simultaneous FMCW radar chirps of the first and second sequences have the same start - and stop frequency. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, jedem Sendekanal eine einmalige Sequenz von Phasen zuzuweisen, die auf die jeweilige Sequenz von FMCW-Chirps des jeweiligen Sendekanals angewendet wird.The MIMO radar device (700) according to any one of the preceding claims, wherein the control circuit (720) is adapted to assign each transmit channel a unique sequence of phases which is applied to the respective sequence of FMCW chirps of the respective transmit channel. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, die Phasen für das vordefinierte Doppler-Divisions-Multiplex-Schema aus einem M-ären Phasenmodulationsalphabet auszuwählen, wobei M ≥ 2 eine Ganzzahl ist.The MIMO radar device (700) according to one of the preceding claims, wherein the control circuit (720) is configured to select the phases for the predefined Doppler division multiplexing scheme from an M-ary phase modulation alphabet, where M ≥ 2 is an integer. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, eine erste Phase den FMCW-Chirps der ersten Sequenz zuzuweisen, die erste und eine zweite Phase den FMCW-Chirps der zweiten Sequenz zuzuweisen, wobei gleichzeitig gesendete FMCW-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz vorbestimmte Phasendifferenzen aufweisen, wobei die vorbestimmten Phasendifferenzen eine erste und eine zweite vorbestimmte Phasendifferenz umfassen.The MIMO radar device (700) according to one of the preceding claims, wherein the control circuit (720) is configured to assign a first phase to the FMCW chirps of the first sequence, to assign the first and a second phase to the FMCW chirps of the second sequence, wherein Simultaneously transmitted FMCW chirps of the first and second sequences have predetermined phase differences, the predetermined phase differences comprising a first and a second predetermined phase difference. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 8, wobei die erste vorbestimmte Phasendifferenz 0° ist und die zweite vorbestimmte Phasendifferenz 180° ist.The MIMO radar device (700) according to Claim 8 , wherein the first predetermined phase difference is 0° and the second predetermined phase difference is 180°. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase gesendet werden, die erste Phase einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz zuzuweisen.The MIMO radar device (700) according to Claim 8 or 9 , wherein the control circuit (720) is formed while two successive FMCW chirps of the first sequence are transmitted with the first phase, the first phase being a first FMCW chirp of the second sequence and the second phase being a subsequent second FMCW chirp of the second sequence to assign. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, eine Sequenz von ersten Phasen der ersten Sequenz von FMCW-Chirps zuzuweisen, wobei die ersten Phasen entweder einen ersten Phasenwert oder einen zweiten Phasenwert umfassen, wobei sich der erste Phasenwert und der zweite Phasenwert um 180° unterscheiden, und um eine Sequenz von zweiten Phasen der zweiten Sequenz von FMCW-Chirps zuzuweisen, wobei die zweiten Phasen entweder einen dritten Phasenwert oder einen vierten Phasenwert umfassen, wobei der dritte Phasenwert und der vierte Phasenwert sich um 180° unterscheiden.The MIMO radar device (700) according to one of the preceding claims, wherein the control circuit (720) is designed, assign a sequence of first phases to the first sequence of FMCW chirps, the first phases comprising either a first phase value or a second phase value, the first phase value and the second phase value differing by 180°, and assign a sequence of second phases to the second sequence of FMCW chirps, the second phases comprising either a third phase value or a fourth phase value, the third phase value and the fourth phase value differing by 180°. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 11, wobei zumindest einer von dem ersten Phasenwert und dem zweiten Phasenwert von jedem von dem dritten und dem vierten Phasenwert verschieden ist oder zumindest einer von dem ersten oder dem zweiten Phasenwert gleich dem dritten Phasenwert ist.The MIMO radar device (700) according to Claim 11 , wherein at least one of the first phase value and the second phase value is different from each of the third and fourth phase values or at least one of the first and second phase values is equal to the third phase value. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Senderschaltung (710) einen dritten Sendekanal (712-3) umfasst und ausgebildet ist, über den dritten Sendekanal eine dritte Sequenz von FMCW-Radar-Chirps derart zu senden, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen von jedem von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz voneinander verschieden sind, und wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, dem ersten Sendekanal (712-1) eine erste Phase zuzuweisen, die auf jeden FMCW-Radar-Chirp der ersten Sequenz angewendet wird, dem zweiten Sendekanal (712-2) eine Sequenz von zweiten Phasen zuzuweisen, die auf die FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz angewendet wird, wobei die Sequenz von zweiten Phasen die erste Phase und eine zweite Phase in einer für den zweiten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge umfasst, und dem dritten Sendekanal (712-3) eine Sequenz dritter Phasen zuzuweisen, die auf die FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz angewendet wird, wobei die Sequenz dritter Phasen die erste Phase und die zweite Phase in einer für den dritten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge umfasst.The MIMO radar device (700) according to one of the preceding claims, wherein the transmitter circuit (710) comprises a third transmission channel (712-3) and is designed to transmit a third sequence of FMCW radar chirps via the third transmission channel such that the start and/or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the third sequence are different from each other, and wherein the control circuit (720) is designed, assign a first phase to the first transmit channel (712-1), which is applied to each FMCW radar chirp of the first sequence, to assign to the second transmission channel (712-2) a sequence of second phases that is applied to the FMCW radar chirps of the second sequence, the sequence of second phases comprising the first phase and a second phase in a time specific to the second transmission channel Order includes, and to assign to the third transmission channel (712-3) a third phase sequence that is applied to the FMCW radar chirps of the third sequence, the third phase sequence comprising the first phase and the second phase in a time order specific to the third transmission channel . Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 13, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase gesendet werden, die erste Phase einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz zuzuweisen, und während vier aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase gesendet werden, die erste Phase zwei aufeinanderfolgende FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zuzuweisen, gefolgt von der zweiten Phase, die zwei weiteren aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zugewiesen ist.The MIMO radar device (700) according to Claim 13 , wherein the control circuit (720) is formed while two successive FMCW chirps of the first sequence are transmitted with the first phase, the first phase being a first FMCW chirp of the second sequence and the second phase being a subsequent second FMCW chirp of the second sequence and while four consecutive FMCW chirps of the first sequence are transmitted with the first phase, the first phase assigns two consecutive FMCW radar chirps of the third sequence, followed by the second phase, the two more consecutive FMCW radar chirps of the assigned to the third sequence. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Empfängerschaltung (730) umfassend zumindest einen Empfängerkanal (732); wobei der zumindest eine Empfängerkanal (732) ausgebildet ist, ein Empfangssignal zu empfangen, das Reflexionen der ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps und der zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps entspricht.The MIMO radar device (700) according to any one of the preceding claims, further comprising a receiver circuit (730) comprising at least one receiver channel (732); wherein the at least one receiver channel (732) is designed to receive a received signal Reflections of the first sequence of FMCW radar chirps and the second sequence of FMCW radar chirps correspond. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 15, wobei die Empfängerschaltung (730) ausgebildet ist eine erste FFT des Empfangssignals durchzuführen, um eine Mehrzahl von ersten Bins zu erzeugen; eine zweite FFT unter Verwendung der ersten Bins durchzuführen, um eine Mehrzahl von zweiten Bins zu erzeugen, und die ersten und die zweiten Bins zu kombinieren, um eine kombinierte Entfernungs-/Doppler-Karte für die Mehrzahl von Sendekanälen zu erhalten.The MIMO radar device (700) according to Claim 15 , wherein the receiver circuit (730) is designed to perform a first FFT of the received signal to generate a plurality of first bins; perform a second FFT using the first bins to generate a plurality of second bins, and combine the first and second bins to obtain a combined range/Doppler map for the plurality of transmit channels. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 15, wobei die Empfängerschaltung (730) ausgebildet ist, jeden der Sendekanäle basierend auf dem Auswerten gegenseitiger Distanzen und/oder Phasendifferenzen zwischen einer Mehrzahl von zweiten Bins, die demselben ersten Bin der kombinierten Entfernungs-/Doppler-Karte zugeordnet sind, zu identifizieren.The MIMO radar device (700) according to Claim 15 , wherein the receiver circuit (730) is configured to identify each of the transmit channels based on evaluating mutual distances and/or phase differences between a plurality of second bins associated with the same first bin of the combined range/Doppler map. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 16, wobei die Empfängerschaltung (730) ausgebildet ist, einen Ersten der Mehrzahl von Sendekanälen basierend auf einem Paar von zweiten Bins mit einer vorbestimmten gegenseitigen Bin-Distanz und einer vorbestimmten Phasendifferenz zu identifizieren, die dem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-Schema zugeordnet sind, und zumindest einen Zweiten der Mehrzahl von Sendekanälen basierend auf Amplituden der verbleibenden zweiten Bins, die demselben ersten Bin zugeordnet sind, zu identifizieren.The MIMO radar device (700) according to Claim 16 , wherein the receiver circuit (730) is configured to identify a first of the plurality of transmit channels based on a pair of second bins with a predetermined mutual bin distance and a predetermined phase difference associated with the predefined Doppler division multiplexing scheme, and identify at least a second one of the plurality of transmission channels based on amplitudes of the remaining second bins associated with the same first bin. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 18, wobei die vorbestimmte Phasendifferenz 90° ist.The MIMO radar device (700) according to Claim 18 , where the predetermined phase difference is 90°. Ein MIMO-Radar-Verfahren, das Verfahren umfassend: Senden einer ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps (752) über einen ersten Sendekanal (712-1) derart, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz voneinander verschieden sind, Senden einer zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps (752) über einen zweiten Sendekanal (712-2), wobei die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz voneinander verschieden sind, wobei die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig gesendet werden; und Steuern des ersten und des zweiten Sendekanals (712-1; 712-2), um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-, DDM-, Schema einzustellen.A MIMO radar method, the method comprising: Sending a first sequence of FMCW radar chirps (752) over a first transmission channel (712-1) such that the start and / or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the first sequence are different from one another, Transmitting a second sequence of FMCW radar chirps (752) over a second transmission channel (712-2), wherein the start and / or stop frequencies of each of at least a portion of the FMCW radar chirps of the second sequence are different from one another, wherein the first and second sequences of FMCW radar chirps are transmitted simultaneously; and Controlling the first and second transmit channels (712-1; 712-2) to adjust phases of the FMCW radar chirps of the first sequence and the second sequence according to a predefined Doppler Division Multiplex, DDM, scheme. Das MIMO-Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Start- und Stoppfrequenzen jeweiliger nachfolgender FMCW-Radar-Chirps (752-n, 752-(n-1)) der ersten und der zweiten Sequenz um einen vordefinierten Frequenzversatz erhöht oder verringert werden.The MIMO process according to Claim 20 , wherein the start and stop frequencies of respective subsequent FMCW radar chirps (752-n, 752-(n-1)) of the first and second sequences are increased or decreased by a predefined frequency offset.
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